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Hydraulischer Telemotor-Reversierantrieb
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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Telemotor-Reversierantrieb,
dessen primärseitiger Hydrogenerator durch Hubgetriebe antreibbar ist und dessen
sekundarseitiger Hydromotor als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet und mit einem
geradlinig reversierbeweglichen Werkzeugträger verbunden ist, wobei der primärseitige
Hydrogenerator mit der sekundärseitigen Kolben-Zylinder-Einheit durch ein technisch
dichtes Rohrleitungs- oder Kanalsystem zu einem geschlossenen hydraulischen System
vereinigt ist.
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Es sind bereits hydraulische Telemotor-Reversierantriebe an schnellaufenden
LJmformmaschinen, so z.B. an Schneidpressen, aber auch an Zahnflankenschleifmaschinen
bekannt.
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So ist aus der DE-AS 1 167 627 ein hydraulisches Getriebe für Zahnradstoßmaschinen
bekannt, bei welchem das Stoßwerkzeug von einem hydraulischen Motor hin und her
angetrieben wird, wobei eine mechanisch antreibbare Kurbel mit veränderlicher Kurbelarmlänge,
die einen hydraulischen Kolben hin und her bewegt, von welchem aus U1 den Stößel
im Takt des mechanischen Kurbelantriebes hin und her bewegt. Die Veränderung der
Hubgröße des Stößels erfolgt durch Veränderung des Radius r des verstellbaren Kurbelarmes
der Pleuelstange.
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Dieser bekannte Telemotor-Reversierantrieb ist aufgrund wesentlicher
Nachteile für den Einsatz an modernen automatisierten Maschinen nicht geeignet.
Einer dieser Nachteile besteht darin, daß die sekundärseitige Kolben-Zylinder-Einheit
und damit der Stößel in seiner Hubgröße nur im Stillstand der Maschine und mit erheblichem
manuellen Aufwand verändert werden kann. Ursache dafür ist die erforderliche manuelle
Verstellung des Kurbelradius r des Kurbelantriebes für die primärseitige Kolben-Zylinder-Einheit.
Ein weiterer Nachteil ist, bedingt durch die erforderliche Einstellbarkeit des Ku
rbel radius, daS die Kurbelwelle großen Biegebeanspruchungen und ungünstigen Lagerbelastungen
unterliegt. Ursache dafür ist die erforderliche Einstellbarkeit des Kurbelradius
r, wodurch nur
eine einseitige Lagerung der Kurbelwelle ermöglicht
ist.
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Schließlich ist ein wesentlicher Nachteil darin zu sehen, daß dieser
bekannte Telemotor-Reversierantrieb weder allein noch in Verbindung mit einer stetigen
Hublagen-Verstellung ermöglicht, eine enge Anpassung an lagen-und größenunterschiedliche
Werkzeug-Hubgrößen einer Bearbeitungsfläche zu vollziehen. Die Ursache dafür ergibt
sich daraus; daß die Hubgrößenverstellung der sekundärseitigen Kolben-Zylinder-Einheit
durch Anderung des Kurbelradius r nicht in einen automatisierten Bearbeitungsablauf
integriert erfolgen kann.
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Als Zweck der Erfindung soll eine Hubgrößenverstellung der sekundärseitigen
Kolben-Zylinder-Einheit unter Vermeidung von Maschinen-Stillstandszeiten und manueller
Arbeit, unter günstigen Belastungsbedingungen des Kurbelantrieber, zur dynamischen
Anpassung an größenunterschiedliche Werkzeug-Hubgrößen erreicht werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde; einen hydraulischen Telemotor-Reversierantrieb,
dessen primärseitiger Hydrogenerator durch Hubgetriebe antreibbar ist und dessen
sekundärseitiger Hydromotor als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet und mit einem
geradlinig reversierbeweglichen Werkzeugträger verbunden ist, wobei der primärseitige
Hydrogenerator mit der sekundärseitigen Kolben-Zylinder-Einheit durch ein technisch
dichtes Rohrleitungs-oder Kanalsystem zu einem geschlossenen hydraulischen System
vereinigt ist, zu schaffen, dessen Hubgrößenänderung einer sekundärseitigen Kolben-Zylinder-Einheit
bei konstantem Hubgetriebe-Kurbelradiutr, einhergehend mit symmetrisch mehretützengelagertem
Hubgetriebe, während der Reversierbewegung stufenlos verstellbar und in einen automatisierten
Bearbeitungsablauf integrierbar ist, Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,
daß der primärseitige Hydrogenerator aus mindestens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten
gebildet ist, wobei die die sekundärseitige Kolben-Zylinder-Einheit gleichsinnig
beaufschlagenden Zylinderanchlüsse der primärseitigen Kolben-Zylinder-
Einheiten
über das Rohrleitungs- oder Kanalsystem miteinander in Verbindung stehen und die
primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten mittels einer Phasenverschiebungs einrichtung
in der Phasenlage ihrer Bewegungen stufenlos einstellbar sind.
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Ein Vorzug der Erfindung besteht dabei darin; daß in einer ersten
Phasenlage der primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten zueinander der Maximalhub
und in einer zweiten Phasenlage der primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten zueinander
der Nullhub der sekundärseitigen Kolben-Zylinder-Einheit erreicht ist.
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Eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung sieht in dieser Weise vor,
daß der primärseitige Hydrogenerator aus zwei Kolben-Zylinder-Einheiten gebildet
ist, deren Hubvolumina gleichgroß sind und eine erste gleiche Phasenlage sowie eine
zweite Phasenlage mit einem Phasenverschiebungswinkel von 1800 besitzen.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht auch darin,
daß als Phasenverschiebungseinrichtung eine elektronische Zwanglaufregelung vorgesehen
ist.
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Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß jeder
primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheit ein Hubgetriebe zugeordnet und jeweils von
einem Elektromotor angetrieben ist und die Elektromotoren aller Hubgetriebe an die
elektronische Zwanglaufregelung angeschlossen sind.
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In Ausgestaltung der Erfindung kann alternativ vorteilhaft sein, daß
als Phasenverschiebungseinrichtung ein Differential vorgesehen ist.
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in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen,
daß das Hubgetriebe einer primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Elektromotor
als Antrieb ausgestattet ist und die Kurbelwelle dieses Hubgetriebes mit den Kurbelwellen
der weiteren Hubgetriebe der primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten, unter jeweiliger
Zwischenschaltung eines Differentialgetriebes, verbunden ist.
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Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist vorgesehen daß an einen
Elektromotor mit beidseitiger Abtriebswelle jeweils ein Hubgetriebe einer primärseitigen
Kolben-Zylinder-Einheit
angekuppelt ist und an diese Hubgetriebe
über zwischengeschaltete Differentialgetriebe weitere Hubgetriebe für primärseitige
Kolben-Zylinder-Einheiten angekuppelt sind.
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Ein weiterer Vorteil besteht dabei darin, daß die beiderseitig an
das Differentialgetriebe angekuppelten Hubgetriebe in verschiedenen Phasenverschiebungswinkeln
ihrer zugeordneten primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten ankuppelbar sind.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist auch, daß an das Ausgleichegehäuse
des Differentialgetriebes ein nach außen geführtes Verstellglied angelenkt ist,
welches an eine Verstelleinrichtung angekuppelt ist.
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Von vorteilhafter Ausgestaltung ist schließlich, daß auf der Kurbelwelle
Jedes Hubgetriebes als Energiespeicher eine Schwungscheibe angeordnet ist.
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Die Erfindung soll nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen näher
erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: eine schematische
Perspektivdarstellung des Telemotor-Reversierantriebes im Teilschnitt und ohne Phasenverschiebung,
Fig, 2: ein Antriebsschema gemäß Fig. 1 mit einem Phasenverschiebungswinkel cc Fig.
3: ein Antriebsschema des Telemotor-Reve reis rantriebes mit elektronischer Zwanglaufregelung
als Phasenverschiebungseinrichtung und mit einem Phasenverschiebungswinkel von 1800,
Fig. 4: ein Antriebsschema der primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten mit Differentialgetriebe
als Phasenverschiebungseinrichtung und mit einem Phasenverschiebungswinkel von 0°.
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Der schematisch dargestellte Telemotor-Reversierantrieb gemäß Fig.
1 nimmt in einem Gehäuse 1 als Hydrogenerator zwei primärseitige Kolben-Zylinder-Einheiten
2; 3 und als Hydromotor eine sekundärseitige Kolben-Zylinder-Einheit 4 auf. Die
primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten 2; 3 nehmen in ihren Zylindern 5; 6 Kolben
7; 8 auf, deren Kolbenstangen mit zugeordneten Hubgetrieben verbunden
sind,
In Fig. 1 wurden als beispielsweise Ausführungsform der Hubgetriebe Kreuzschleifengetriebe
gewählt deren Kreuzschleifenkörper 9; 10 an den Kolbenstangen der Kolben 7 bzw.
8 befestigt und mit den Kurbeln 11; 12 der Kurbelwellen 13; 14 in Eingriff sind.
Die sekundärseitige Kolben-Zylinder-Einheit 4 besteht aus einem Zylinder 15 und
einem Kolben 16, dessen Kolbenstange zum Antrieb des nicht dargestellten Werkzeugträgers
dient. Die die sekundärseitige Kolben-Zylinder-Einheit 4 richtungsgleichsinnig beaufschlagenden
Zylinderanschlüsse der primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten 2; 3 sind über Rohrleitunge-
oder Kanalsystem 17; 18; 19; 20 miteinander verbunden. Die Kurbel 11; 12 der beiden
Kurbelwellen 13;14 weisen die gleiche Phasenlage auf, so daß sich die Kolben 7;
8 der primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten 2; 3 in gleicher Hublage befinden.
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Die Fig. 2 zeigt einen mit Eig, 1 vollkommen übereinstimmenden Aufbau
des Telemotor-Reversierantriebes. Im Unterschied zu Fig. 1 weisen in Fig. 2 die
Kurbel 11; 12 der beiden Kurbelwellen 13; 14 eine Phasenverschiebung zueinander
um den Winkel < auf. Dieser Phasenverschiebung entsprechend, sind auch die Hublagen
der beiden Kolben 7; 8 der primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten 2; 3 unterschiedlich.
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Der in Fig. 3 dargestellte Telemotor-Reversierantrieb nimmt in einem
Gehäuse 21 die beiden primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten 2; 3 mit ihren Zylindern
5; 6 sowie ihren Kolben 7; 8 auf und dient darüber hinaus zur beidseitigen Lagerung
der Kurbelwellen 13; 14 mit den darauf angeordneten Kreuzschleifenörpern 9; 10,
welche an den Kolbenstangen der Kolben 7; 8 befestigt sind. Jede der beiden Kurbelwellen
13; 14 ist mit einer Schwungscheibe 22; 23 ausgestattet und über eine Kupplung 24;
25 an einem Elektromotor 26 bzw, 27 anmontiert. Die richtungsgleichsinnig beaufschlagenden
Zylinderräume der Zylinder 5; 6 ihrer primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten 2;
3 sind miteinander und mit der sekundärseitigen Kolben-Zylinder-Einheit 4 über ein
Rohrleitungs- oder Kanalsystem 17; 18; 19; 20 verbunden. Die sekundärseitige Kolben-Zylinder-
Einheit
4 ist ihrerseits mit dem Maschinenständer 28 fest verbunden, wobei der im Zylinder
15 angeordnete Kolben 16 mit seiner Kolbenstange an ein Gestänge 29 angekuppelt
ist, welches andererseits mit dem in der Ständerführung 30 aufgenommenen Werkzeugträger
31 fest verbunden ist. Zur Steuerung der Motoren 26 ; 27 ist die nicht dargestellte
Maschinensteuerung mit einem Ausgang über die Leitung 32 an eine elektronische Zwanglaufregelung
33 angeschlossen, deren Ausgänge über die Leitungen 34; 35 auf die Motoren 26; 27
geschaltet sind.
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Die in Fig. 4 dargestellten zwei primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten
2; 3 sind mit ihren Zylindern 5; 6 und von diesen aufgenommenen Kolben 7; 8 in einem
Gehäuse 36 untergebracht. welches darüber hinaus zur beidseitigen Lagerung der zugeordneten
Kurbelwellen 13; 14 dient, welche je einen Kreuzschleifenkörper 9; 10 aufnehmen,
der mit der jeweiligen Kolbenstange des Kolbens 7 bzw. 8 verbunden ist.
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Die Zylinderraume der Zylinder 5; 6, welche die nicht dargestellte
sekundärseitige Kolben-Zylinder-Einheit in gleicher Bewegungsrichtung der Kolben
7; 8 beaufschlagen, sind miteinander und mit der sekundärseitigen Kolben-Zylinder-Einheit
über ein Rohrleitungs- oder Kanalsystem 17; 18; 19; 20 verbunden. Jede der Kurbelwellen
13; 14 besitzt als Energiespeicher eine Schwungscheibe 22; 23 und die Kurbelwelle
14 ist darüber hinaus über eine Kupplung 24 an einen Elektromotor 26 angeschlossen.
Die beiden sich zugewandten Wellenstümpfe der Kurbelwellen 13; 14 nehmen je eine
Kupplung 37; 38 auf, über welche sie an ein Differentialgetrisbe 39 anmontiert sind.
Mit dem Ausgleichsgehäuse des Differentialgetriebes 39 ist ein Verstellglied 40
fest verbunden und durch das Gehäuse des Differentialgetriebes 39 nach außen geführt.
Das Differentialgetriebe 39 ist am Gehäuse 36 befestigt, wie eine Verstelleinrichtung
41, die sich mit dem Verstellglied 40 in Eingriff befindet. Die Verstelleinrichtung
41 ist über eine Leitung 42 an einem Ausgang der nicht dargestellten Maschinensteuerung
angeschlossen.
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Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht auf die Anwendung
von nur zwei primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten 2; 3 als Hydrogenerator, sondern
ermöglicht, beispielsweise
bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.
4, den Anbau einer weiteren Kupplung an den freien Wellenstumpf der Kurbelwelle
13, um daran über ein weiteres Differentialgetriebe eine dritte primärseitige Kolben-Zylinder-Einheit
ankuppeln zu können. Die dabei angewandte Kupplungsart der Kupplungen 37; 38 und
weiterer ermöglicht dabei, die zu kuppelnden Kurbelwellen in einer Vielzahl von
Winkelstellungen zueinander zu verbinden. Des weiteren ist der Einsatz von vier
primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten 2; 3 in der Weise möglich, daß als Elektromotor
26 ein Motor mit beidseitiger Abtriebswelle vorgesehen wird, so daß an die zweite
Abtriebswelle weitere zwei primärseitige Kolben-Zylinder-Einheiten nach dem Antriebsschema
der Fig. 4 angekuppelt werden können. Diese Ergänzungen der primärseitigen Kolben'Zylinder-Einheiten
sind selbstverständlich auch unter Verwendung einer elektronischen Zwanglaufregelung
33 als Phasenverschiebungseinrichtung gemäß Fig4 3 möglich, Die Wirkungsweise des
erfindungsgemäßen Telemotor-Reversierantriebes ist folgende: Die in Fig. 1 dargestellten
Kurbelwellen 13: 14 befinden sich in einer Stellung zueinander, in der ihre Kurbel
11; 12 die gleiche Winkelstellung einnehmen und damit einen Phasenverschiebungswinkel
0° besitzen. Werden nun beide Kurbelwellen 13; 14 mit genau gleicher Drehzahl angetrieben'
so befinden sich die beiden Kurbeln 11; 12 in jedem Moment in gleicher Winkelstellung.
Damit befinden sich die von den Kurbeln 11; 12 über die Kreuzschleifenkörper 9;
10 angetriebenen Kolben 7; 8 in Gleichlauf und erreichen gleichzeitig ihren oberen
und ihren unteren Totpunkt. Somit wird über den gesamten Hubweg der Kolben 7; 8
von oben nach unten und von unten nach oben jeweils das gesamte Hubvolumenöl der
beiden Zylinder 5; 6 in den entsprechenden Zylinderraum des Zylinders 15 der sekundärseitigen
Kolben-Zylinder-Einheit 4. verdrängt, so daß der Kolben 16 seinen längsten Weg zurücklegt
und somit die maximale Hubgröße besitzt. Werden die Kurbeln 11; 12 in eine bestimmte
Winkellage zueinander, also in eine Stellung mit einem Phasenverschiebungswinkel
X
, wie in Fig. 2 dargestellt, gebracht und in der angezeigten Drehrichtung mit genau
gleicher Drehzahl angetrieben, so fördern beide Kolben 7; 8 zunächst das gleiche
Hubvolumen (unter der Voraussetzung gleicher Kolbendurchmesser) in den angeschlossenen
oberen Zylinderraum des Zylinders 15. Sobald der Kolben 8 als erster seinen oberen
Totpunkt erreicht und danach die entgegengesetzte Bewegungsrichtung eingeschlagen
hat, wird das vom Kolben 7 bis zum Erreichen seines oberen Totpunktes geförderte
ölvolumen vom Kolben 8 angesaugt und in dem Zylinder 6 aufgenommen. Damit wird vom
Zeitpunkt des Erreichens des oberen Totpunktes von Kolben 8 an der sekundärseitigen
Kolben-Zylinder-Einheit 4 kein Ulvolumen mehr zugeführt, so daß damit auch jeweilige
Totpunkte des Kolbens 16 bereits nach einem kürzeren als dem maximalen Hubweg erreicht
wird, Dieser Vorgang wiederholt sich, wenn die Kurbel 12 ihre unterste Stellung
und damit der Kolben 8 seinen anderen (unteren) Totpunkt erreicht hat. Auf diese
Weise hat sich durch die Phasenverschiebung um den Winkeln die Hubgröße des Kolbens
16 verkleinert Dem jeweiligen Phasenverschiebungswinkel OC entsprechend läßt sich
stufenlos jede Hubgröße einstellen. Beträgt der Phasenverschiebungswinkel 1800,
so bewegen sich die Kolben 7; 8 genau gegenläufig; so daß das von einer primärseitigen
Kolben-Zylinder-Einheit gefördert Hubvolumen von der anderen aufgenommen wird. Das
hat zur Folger daß die sekundärseitige Kolben-Zylinder-Einheit 4 im Stillstand verharrt.
Dieser Phasenverschiebungswinkel 180° ermöglicht im Havariefall, sofort die sekundärseitige
Kolben-Zylinder-Einheit 4 von den primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten 2; 3
zu trennen und stillzusetzen.
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Die Fig. 3 zeigt die beiden primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten
2; 3 in einer Stellung mit einem Phasenverschiebungswinkel von 180°. Die Einstellung
des vorbestimmten Phasenverschiebungswinkels erfolgt hierbei durch ein von der Maschinensteuerung
(nicht dargestellt) ausgegebenes und über die Leitung 32 auf die elektronische Zwanglaufregelung
33 geschaltetes Signal. Die elektronische Zwanglaufregelung
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gewährleistet, daß die beiden Elektromotoren 26; 27 mit gleicher Winkelgeschwindigkeit
und damit mit genau gleicher Drehzahl angetrieben werden.
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Liegt nun ein Signal für eine Phasenverschiebung an, so bewirkt die
elektronische Zwanglaufregelung 33 über die Leitungen 34; 35, daß einer der Motoren
26; 27 gegenüber dem anderen kurzzeitig voreilt oder zurückbleibt, bis der vorbestimmte
Phasenverschiebungswinkel erreicht ist, um dann wieder mit gleicher Winkelgeschwindigkeit
wie der andere zu laufen. Auf diese Weise ermöglicht die elektronische Zwanglaufregelung
33 sowohl die Drehzahl der Motoren 26; 27 und damit die Doppelhubzahl der sekundärseitigen
Kolben-Zylinder-Einheit 4 pro Zeiteinheit einzustellen, als auch die Hubgröße des
Kolbens 16 über den gesamten Hubbereich stufenlos zu verstellen.
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Bei dem Antriebsschema der primärseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten
2; 3 nach Fig. 4, besitzen diese einen dargestellten Phasenverschiebungswinkel von
00. Die Phasenverschiebung der Kurbelwellen 13; 14 und damit der Kolben 7;8 zueinander
wird wiederum durch ein Signal der Maschinensteuerung ausgelöst, das über die Leitung
42 an der Verstelleinrichtung 41 anliegt. Als Beispiel ist hier eine rotatorische
Verstelleinrichtung 41 gewählt, die ihre Drehwinkelbewegung auf ein Verstellglied
40 überträgt, welches das Ausgleichsgehäuse des Differentialgetriebes 39 um einen
entsprechenden Winkel verschwenkt und damit die Phasenverschiebung der beiden Kurbelwellen
zueinander erzeugt. Auch hiermit ist eine stufenlose Phasenverschiebung und damit
Hubgrößenverstellung der sekundärseitigen Kolben-Zylinder-Einheit über den gesamten
Hubbereich möglich.
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Der erfindungsgemäße Blemotor-Reversierantrieb realisiert auf die
erläuterte Weise eine stufenloæ Verstellbarkeit der Hubgröße der sekundärseitigen
Kolben-Zylinder-Einheit während der Hubbewegung und ohne manuellen Aufwand, ermöglicht
eine beidseitige Lagerung des Hubgetriebes und eröffnet des weiteren die Möglichkeit,
die Verstellung der Hubgröße in einem automatisierten Arbeitsablauf zu integrieren.
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Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 = Gehäuse 2 = primärseitige
Kolben-Zylinder-Einheit 3 = * 4 = sekundärseitige Kolben-Zylinder-Einheit 5 = Zylinder
6 .
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7 = Kolben 8 = " 9 = Kreuzschleifenkörper 10 = 11 = Kurbel 12 " 13
= Kurbelwelle 14 = " 15 = Zylinder 16 = Kolben 17 = Rohrleitungs- oder Kanalsystem
18 = " " " 19 = " " " 20 = " " " 21 = Gehäuse 22 = Schwungscheibe 23 = 24 = Kupplung
25 = 26 = Elektromotor 27 = 28 = Maschinenständer 29 = Gestänge 30 = Ständerführung
31 = Werkzeugträger 32 2 Leitung 33 = elektronische Zwanglaufregelung 34 = Leitung
35 = " 36 = Gehäuse
37 m Kupplung 38 = " 39 = Differentialgetriebe
40 = Verstellglied 41 = Verstelleinrichtung 42 = Leitung
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