DE2039784A1

DE2039784A1 - Stampfmaschine

Info

Publication number: DE2039784A1
Application number: DE19702039784
Authority: DE
Inventors: Anderson James Edward
Original assignee: JACKSON VIBRATORS Inc
Current assignee: JACKSON VIBRATORS Inc
Priority date: 1969-09-05
Filing date: 1970-08-11
Publication date: 1971-03-11
Also published as: US3625156A; GB1275250A; FR2060996A5; CH537492A; AT315891B; DE2039784B2

Description

^DR-^1NG· OIPL.-INO. M.SC. DIPL-PHYS. DR. DlPL-PHYS.

HÖGER ~ STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE !N STUTTGART

A 33 522 h

h~24

10.8.1970

U.S.Ser.lTo. 855,579

JACKSOUVIBRATORS, INC., Ludington, Michigan, U.S.A.

Stampfmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine ortsbewegliche Stampfmaschine, insbesondere zum Entlangbewegen auf einem Schienen und Schwellen aufweisenden, in Schotter gelagerten Geleise, mit mindestens einem Arbeitskopf und einer Stampfvorrichtung und einer Vibrationsvorrichtung zum Positionieren, Stampfen und Kontaktieren des Schotters unterhalb von belasteten oder belastbaren Bauteilen, insbesondere eines ersten Bauteils und eines hierzu senkrechten, darunter liegenden zweiten Bauteils.

Eisenbahnschienen werden bekanntlich an Schwellen befestigt, die ihrerseits in Schotter, wie beispielsweise zerkleinertem Felsgentein oder Steinen, eingebettet sind. Bei dem Bau oder bei einer Instandhaltung eines Eisenbahngeleises muß der Schotter unter die Schwellen eingebracht und dann kompaktiert werden _f um so die Schienen in richtiger Lage sowohl horizontal als auch seitlich zu halten. Der kritischste Schotterbereich ist unterhalb der unmittelbar unter den Schienen liegenden Schwellenteile, da dieser Bereicn den Hauptteil der Belastung aushalten muß.

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Bisher gab es zwei verschiedene Wege, um diesen Schotter einzustampfen. Einmal wurde Druck verwendet, um den Schotter an seinen richtigen Platz und in die richtige Kompaktierung zu bringen. Zum anderen wurden hochfrequente Vibrationen verwendet , um den Schotter sowohl dicht zu kompaktieren a.ls auch in die richtigen Bereiche einzubringen. Bei einigen Stampfmaschinen wurden diese Wirkungen der Vibration mit dem Eindrücken des Schotters in seine Lage kombiniert, doch die tatsächlichen Konstruktionen für diese Lösung waren nicht brauchbar, so daß also die bisherigen Stampfmaschinen entweder nach dem einen oder dem anderen Prinzip gebaut waren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Konstruktion für eine Stampfmaschine zu schaffen, bei der hochfrequentes Vibrationsstampfen mit einem wirksamen und kräftigen Einpreßstampfen vorteilhaft kombinieibar ist. Diese Aufgabe wird bei der eingangs erwähnten Bauart gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf am Maschinengestell angebrachten, im wessntlichen senkrechten Führungen mindestens ein Schlitten im wesentlichen senkrecht auf- und abbewegbar ist, an dem beidseits auf den ersten Bauteil zu ein Paar von nach unten rügenden Hauptträgern ochwenkbar angebracht ist, an deren unteren Enden zum beidseitigen Schwenken auf den zweiten Bauteil zu jeweils ein Paar von Motorträgern angelenkt ist, die zum Erzeugen von parallel zum zweiten Bauteil gerichteten Vibrationen jeweils zwei schnell* laufende Vibrationsmotoren tragen, mit denen jeweils mindestens ein Stampfglied fest verbunden ist. Die Betätigung des Arbeitskopfes treibt die vibrierenden Stampfglieder in den Schotter beidseits einer Schwelle ein, so daß nun die schauf.elartigen Stampfglieder auf die Schiene zu gedrückt werden, worauf dann die Stampfglieder durch eine weitere Druckwirkung auf die Schwelle zu und unterhalb dieser eingepreßt werden.

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Dabei kann nun der Arbeitskopf positiv und unmittelbar auf den kritischen Schotterbereieh unterhalb der Schwellenteile wirken, die sich unter den Schienen befinden. Anders ausgedrückt: Es wird nicht nur dem einzustampfenden Schotter eine hochfrequente Vibration erteilt, sondern es wird auch eine Druckwirkung von entgegengesetzten Seiten her auf die Schwelle zu und von entgegengesetzten Seiten auf die Schiene zu entwickelt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung; ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele der Erfindung enthält. In der Zeichnung zeigen;

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Stampfmaschine gemäß der Erfindung,

Pig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Pig. 1, Pig. 3 eine Teilvorderansicht gemäß Pig. 1, wobei jedoch die

Teile in anderen Arbeitsstellungen sind, Fig. 4 einen Teilschnitt nach Linie 4-4 der Pig. 3, Pig. 3 eine schematische Teildraufsieht zur Erläuterung der

Bewegung der Schaufeln, ■ '

Pig. 6 einevereinfachte hydraulische Schaltung zur Erläuterung der Schaltkreise.

Zwar wird die Erfindung im folgenden in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben, doch sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht hierauf beschränkt werden soll, Im Gegenteil sollen alle Abwandlungen, äquivalente Ausführungen und Änderungen in der Erfindung mit eingeschlossen sein, die praktisch denkbar sind.

In Pig. 1 ist ein Teil einer Stampfmaschine 10 gezeigt, die ein Maschinengestell 11 hat, das auf einem Eisenbahngeleise

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bewegbar ist. Das Eisenbahngeleise 12 hat ein Paar von Schienen 13, von denen nur eine gezeigt ist. Die Schienen sind auf einer Vielzahl von Schwellen 14 angeordnet, die ihrerseits auf Schotter 15 ruhen. In der dargestellten Konstruktion läuft die Stampfmaschine 10 auf Spurkranzrädern 16, die am Maschinengestell 11 drehbar gelagert sind, um so die Stampfmaschine auf dem Geleise 12 zu führen.

Bekanntlich erfordert der Stampfvorgang ein Positionieren und eine Kompaktierung der den Schotter 15 bildenden Teile unter den Schwellen 14. Zu diesem Zweck hat die Stampfmaschine ein Paar von Arbeitsköpfen, von denen jedoch nur der Arbeitskopf 20 oberhalb der Schiene 13 dargestellt ist. Vorzugsweise ist ein ähnlicher Arbeitskopf der Stampfmaschine 10 über der gegenüberliegenden Schiene angeordnet, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

Ein Paar von im wesentlichen senkrechten Führungen in Art von Führungsstangen 21 ist am Maschinengestell 11 in Längsrichtung zur Schiene 15 nebeneinander angeordnet. Der Arbeitskopf 20 weist einen Schlitten 22 auf, der auf den Führungsstangen 21 oberhalb des Schiene 13 senkrecht hin- und herverschoben werden kann. Der Schlitten 22 weist im wesentlichen quadratische Seitenplatten 23 auf, die an allen vier Ecken zwischen sich je ein Lager 24 tragen, die auf den Führungsstangen 21 verschiebbar d-nd. Ferner ist an entgegengesetzten Seiten der Seitenplatten 23 je ein kastenartiger Tragarm 25 befestigt, die sich beidseits der Schiene 13 quer zu den Führungsstangen 21 erstrecken.

Um den Schlitten 22 auf- und abzubewegen, ist ein doppelt wirkendes druckmediumbetätigtes Aggregat 26 bei 27 am Maschinengestell 11 zwischen den Führungsstangen 21 verankert, wobei das Ende der Kolbenstange bei 28 an Nasen 29 befestigt ist, die

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sich nach oben von den Seitenplatten 23 aus erstrecken. Beim Ausfahren hebt das Aggregat 26 den Schlitten 22 an, und beim Einziehen zieht das Aggregat den Schlitten nach unten. Ferner ist ein Haken 30 (siehe Pig. 1) schwenkbar am Maschinengestell ■11 angeordnet, der in einen Stift des Schlittens eingehakt werden kann, um so den Schlitten in angehobener Lage beim (Transport zu sichern.

Gemäß der Erfindung trägt der Schlitten 22 vier mit hoher Geschwindigkeit laufende Vibrationsmotoren 35, die Schaufeln 36 tragen, die beim Stampfen nach unten in den Schotter 15 hinein und dann auf die Schiene 13 zu und unter diese bewegt v/erden, worauf sie auf die Schwelle 14 zu und unter dieser zusammengedrückt werden. Schematisch ist diese Bewegung der Schaufeln in Pig. 5 dargestellt, wobei die Bewegungsbahnen mit 37 bezeichnet sind.

Das Aggregat 26 bewegt die Schaufeln in den Schotter hinein und aus dem Schotter 15 heraus. Um nun die Schaufeln auf die Schiene 13 zu und unter diese zu bewegen, ist ein Paar von nach unten gerichteten Hauptträgern 41 auf Achsbolzen 42 angeordnet, die ihrerseits an den Tragarmen 25 angebracht sind, derart daß diese Träger nach unten und der Schiene 13 zu schwenken können. Die Hauptträger 41 haben je ein kurzes Querstück 43 und ein Paar von nach unten gerichteten Trägerplatten 44. Ferner ist ein Paar von doppelt wirkenden druckmediumbetätigten Aggregaten 45 am Schlitten angebracht, deren Kolbenstangen an die zugehörigen Hauptträger 41 so angelenkt sind, daß die Hauptträger in der Lage nach Fig. 2 gehalten werden und entlang von Bögen 46 geschwenkt werden können, derart daß die Schaufeln 36 auf die Schiene 13 zu und unter diese bewegt werden.

Um die Schaufeln 36 ferner auf die Schwellen 14 zu und unter diese zu bewegen, ist jeweils ein Paar von Motorträgern 50 an

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einem Hauptträger angeordnet, wobei jeweils ein Paar auf einer gemeinsamen Achse 51 schwenkbar am unteren Ende der zugehörigen, nach unten ragenden Trägerplatten 44 angeordnet ist, so daß
sich eine Schwenkbewegung nach unten und von entgegengesetzten Seiten auf eine Schwelle 14 zu ergibt. Jeder einzelne Motorträger 50 wird durch ein doppelt wirkend-es druckmediumbetätigtes Aggregat 52 gesteuert, das zwischen dem Querstück 43 und
den zugehörigen Motorträgern 50 angeordnet ist.

Die Motorträger 50 haben kastenartige Trägergestelle, welche
die Vibrationsmotoren 35 aufnehmen, die elektrisch angetrieben sind. Ihre Rotoren sind parallel zu den Schwellen 14 und haben an den jeweiligen Rotorenden Exzenter, derart daß eine kräftige hochfrequente Vibration, vorzugsweise von der Größenordnung von 4500 Vibrationen pro Minute, parallel zur Schiene 13 erzeugt
wird.

Um diese Vibration von den anderen Teilen des Arbeitskopfes 20 zu isolieren, wobei jedoch die gerichtete Bewegung der Schaufeln 36 aufrecht erhalten wird, sind die einzelnen Vibrationsmotoren 35 an den vier Ecken innerhalb der betreffenden Motorträger 50 auf vorgespannten Dämpfungshaltern 53 (Fig. 4) befestigt. Die einzelnen Dämpfungshalter 53 haben ein Paar von
Haltebügeln 54» die am Motorträger 50 befestigt sind und zwischen einer oberen und einer unteren Halteplatte 55 bzw. 56
angeordnet sind. Ferner durchdringt eine Verschraubung 57, die von Stahlhülsen 58 mit einer dazwischen angeordneten Zwischenscheibe 59 umgeben ist, die Halteplatten 55 und 56 und Löcher
in den Haltebügeln 54 derart, daß beim Anziehen der Verschraubung 57 die Halteplatten 55, 56 die Stahlhülsen 58 und die
Zwischenscheibe 59 fest miteinander verbunden sind. Ferner ist auf den Stahlhülsen 58 ein Paar von elastischen T-förmigen Puffern 61 angeordnet, deren Köpfe zwischen einer Platte 55 bzw.

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56 und dem benachbarten Haltebügel 54 angeordnet sind. Wenn die Verschraubung 57 fest angezogen ist, so werden die Schaftenden der Puffer 61 zwischen der Zwischenscheibe 59 und dem benachbaren Haltebügel 54 nach außen gedrückt (siehe Pig. 4). Das Ergebnis sind unter Druck stehende, Vibrationen absorbierende Dämpfungshalter 53, die eine Bewegung des Motorträgers 50 und damit der Vibrationsmotoren 35 und der zugehörigen Schaufeln 36 erlauben.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind je zwei Schaufeln 36 mit je einem Vibrationsmotor 35 über einen Haltearm 65 verbunden, wobei die Schaufeln 36 flache Arbeitsenden oder Arbeitsplatten 66 haben, die auf jeweils einem Schaft 67 vpn V-förmigem Querschnitt montiert sind. Die vier Arbeitsplatten 66, die der Schiene 13 am nächsten sind, sind unter einem solchen Winkel angeordnet, daß sie in einer horizontalen Ebene dem Schnittpunkt von Schiene und Schwelle (siehe Pig. 5) zugerichtet sind. Das Stampfen wird dabei durch die Arbeitsplatten durchgeführt, wobei die V-förmigen Schäfte 67 durch den Schotter 15 hindurchschneiden. Die Arbeitsplatten 66 kompaktieren den Schotter in den wichtigsten Bereichen, nämlich unterhalb der Schwelle und im besonderen unter dem Teil der Schwelle, der auch unterhalb der Schiene 13 liegt.

Die Polgesteuerung der Hydraulikaggregate 26, 45, 52 wird in 'Verbindung mit der Schaltung nach Pig. 6 beschrieben,die entsprechende Hydraulikaggregate 26', 45' und 52' zur Durchführung entsprechender Funktionen am njjLcht dargestellten Arbeitskopf aufweist, der oberhalb der gegenüberliegenden Schiene angeordnet ist. Die Arbeitsköpfe können unabhängig voneinander betätigt v/erden, und bei der Beschreibung der Steuerungen des Arbeitskopfes 20 erhalten die entsprechenden Teile für den

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gegenüberliegenden Arbeitskopf die gleichen Bezugszeichen, jedoch mit einem ' versehen.

Die Bedienungsperson der Stampfmaschine setzt ein Arbeitsspiel dadurch in Gang, daß Dreiwege-Magnetventile 71 und 71' derart betätigt werden, daß bei Verschieben üer Ventile nach unten der Druck eines Druckmediums von einem Druckmittelvorrat auf die Enden der Aggregate 26, 26' derart wirkt, daß die Kolben eingezogen werden. Hierdurch werden die Schlitten 22 und 22' nach unten bev/egt. Über-Druckventile 73 und 73' steuern die Höhe des nach unten wirkenden Druckes auf die Aggregate 26, 26' Wenn die Überdruckventile 73, 73' bei ihren eingestellten ■ Drücken sich öffnen, so fließt das Druckmedium unmittelbar von Druckmittelvorrat einer Rückleitung 74 zu.

Nachdem sich eine vorbestimmte Druckhöhe in den Aggregaten 26, 26' entwickelt hat, geben Folgeventile 75 und 75' Druckmedium an die Aggregate 45» 45' ab. Auf diese Weise werden die Schaufeln 36 zuerst nach unten in den Schotter hinein gedruckt, und dann werden bei einem durch die Einstellung der Folgeventile 75, 75' bestimmten Abwärtsdruck die Aggregate 45, Detätigt, um nun die Träger 41, 41' zu kippen und die Schaufeln 36, 36' auf die Schienen 13, 13' zu und unter diese zu pressen. Um die nötige Sicherheit zu erhalten, ist ein Überlastventil 76 und ein Paar von Rückschlagventilen 77 vorgesehen.

Wenn einmal die Schaufeln 36 voll in den Schotter hineinbewegt worden sind, ein Vorgang, der durch einen am Schlitten befestigten Magneten 7ß festgestellt wird, der dann mit einem Magnetschalter 79 am Maschinengestell 11 fluchtet (siehe Fig. 1 und 3), dann werden die Aggregate 52, 52' durch den Magnetschalter 79 eingeschaltet, der Zweiwegeventil 81, 81' so steuert, daß Druckmedium zu den Aggregaten 52, 52' fließt.

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Die Betätigung des Zweiwegeventile 81, 81' steuert nun die Aggregate 52, 52' so, daß diese die Schaufeln 36, 36' auf die Schwelle 14 zu und unter diese eintreiben.

Nach einem v/eiteren Merkmal der Erfindung erhalten die Aggregate 52, 52' ihr Druckmedium von Akkumulatoren 82 b^-w. 82', die über Steuerventile 83 "bzw. 83' aufgeladen gehalten werden. Die Steuerventile 83, 83' geben Druckmedium an die Akkumulatoren 82, 82' so lange weiter, bis der eingestellte Druck erreicht • ist, worauf dann das vom Druckmediumvorrat kommende Druckmedium über eine Nebenschlußleitung 84 der Rückleitung 74 zugeführt wird. Auf diese Weise und durch die Verwendung der Akkumulatoren 82 und 82' kann die Stampfdruckwirkung der Schaufeln rasch und kräftig gestaltet werden und ist nicht unmittelbar von der Druckmediumzufuhr über die Zuleitung 72 abhängig.

Die Druckwirkung der Schaufeln 36 unter einer Schwelle 14 wird durch auf hydraulischen Druck ansprechende Pühlschalter 85 und 85' begrenzt, die bei Erreichen des von der Bedienungsperson · eingestellten Druckes den Stromkreis der Zweiwegeventile 81, 81' öffnen, so daß diese Ventile ihre Ausgangslage wieder einnehmen und die Aggregate 52, 52¹ in ihre Anfangsstellungen zurückkehren. Die Höhe des von den Schaufeln 36, 36' ausgeübten Druckes wird damit durch Einstellung der S¹UhIsehalter 85, 85' gesteuert, wie sie von der Bedienungsperson vorgenommen wird.

Die Bedienungsperson kann durch Steuern der Dreiwege-Magnetventile 71, 71' ein wiederholtes Stampfeindringen der Schaufeln 36, 36' in den Schotter 15' durchführen und dann den Arbeitskopf zur Bewegung über die nächste Schwelle 14 anheben. Bei jedem Eindringen wiederholt sich der Polgevorgang, wonach zuerst die Aggregate 45 und 45' und dann die Aggregate 52 und 52'

zur Wirkung kommen.

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Es ergibt sich so, daß der Arbeitskopf 20 in wirksamer V/eise ein echtes hochfrequentes Vibrationsstampfen mit einen wirksamen und kräftigen Druckßtampfen kombiniert. Dies v/urde durch Schaffung einer sehr kräftigen Konstruktion erreicht, die für schwere Arbeiten im Zusammenhang mit Eisenbahngeleisen brauchbar ist. Die Schaufeln 36 werden in einer solchen Weibe montiert und bewegt, daß ein richtiges Stampfen nicht nur unterhalb der Schwelle, sondern auch unterhalb des kritischen Bereiches der Schwelle durchgeführt wird, die unterhalb den Eisenbahnschienen liegt.

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Claims

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⁸·⁸·19Ί0 Patentansprüche

( 1./Ortsbewegliche Stampfmaschine, insbesondere zum Entlangbewegen auf einem Schienen und Schwellen aufweisenden, in Schotter gelagerten Geleise, mit mindestens einem Arbeitskopf und einer Stampfvorrichtung und einer Vibrationsvorrichtung zum Positionieren, Stampfen und Kompaktieren des Schotters unterhalb von belasteten oder belastbaren Bauteilen, insbesondere eines ersten Bauteils und eines hierzu senkrechten, darunter liegenden zweiten Bauteils, dadurch gekennzeichnet, daß auf am' Maschinengestell (11) angebrachten, im wesentlichen senkrechten !Führungen (21) mindestens ein Schlitten (22) im wesentlichen senkrecht auf- und abbev/egbar ist, an dem beidseits auf den ersten Bauteil» (13/ zu ein Paar von nach unten ragenden Hauptträgern (41) schwenkbar angebracht ist, an deren .unteren Enden zum beidseitigen Schwenken auf den zweiten Bauteil (14) zu jeweils ein Paar von Motorträgern (50) angelenkt ist, die zum Erzeugen von parallel zum zweiten Bauteil (14) gerichteten Vibrationen jeweils zwei Schnellaufende Vibrationsmotoren (35) tragen, mit denen jeweils mindestens ein Stampfglied (36) fest verbunden ist,
2. Stampfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationsmotoren(35) jeweils zwei Stampfglieder (36) tragen.
3. Stampfmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stampfglieder (36) im wesentlichen dem zweiten Bauteil (14) zu gerichtet sind. .
4. Stampfmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Stampfglieder (36) ungefähr senkrecht zu dem zweiten Bauteil (14) sind.
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5. Stampfmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Stampfglieder (36) in Draufsicht dem Schnittpunkt der beiden Bauteile (13, H) zu gerichtet sind.

6. Stampfmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stampfglieder (36) in einer gemeinsamen horizontalen Ebene angeordnet sind.

7. Stampfmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsenden (66) der Stampfglieder (36) von einem Schaft (67) mit V-förmigem Querschnitt gehalten sind, wobei die Spitze des Vs in Stampfrichtung zeigt.

8-, Stampfmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da£ die Stampfglieder (36) flache Ärbeitsplatten (66) aufweisen.
9. Stampfmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Arbeitsplatten (66) quer zur allgemeinen Arbeitsrichtung der Stampfglieder (36) ist.
10. Stampfmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorträger (50) kastenartige Gestelle zur Aufnahme der Vibrationsmotoren (35) haben,
11. Stampfmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationsmotoren (35) jeweils auf einer Mehrzahl von Dämpfungsvorrichtungen (53) montiert sind.
12. Stampfmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewegung des Schlittens, (22) der Hauptträger (41) und der Motorträger (50) jeweils druckmediumbetätigte Aggregate (26, 45, 52) vorgesehen Bind.

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13. Stampfmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung derart ist, daß die die Hauptträger (41) und die Motorträger (50) bewegenden Aggregate (45* 52) erst dann "betätigt und damit diese Träger (41, 50) erst dann bewegt werden, wenn ein vorbes^immter Druck sich in dem den Schlitten (22) bewegenden Aggregat (26) aufgebaut und der Schlitten (22) eine vorbestimmte untere Stellung erreicht hat.

14· Stampfmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der für die Aggregate (45, 52) vorgesehenen Schaltung mindestens ein Akkumulator (82) angeordnet ist, aus dem Druckmedium für den Energiezufluß zu den die Träger (41, 50) betätigenden Aggregaten (45, 52) abgebbar ist.

15» Stampfmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, daß in der für die Aggregate (45» 5>2) vorgesehenen Schaltung ein auf Druck ansprechender I¹UhIschalter (85) vorgesehen ist, der die Schwenkbewegung der Träger (41_} 50) nach Erreichen eines vorbestimmten Druckes abstoppt.

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