EP2942186A1 - Ballenpresse - Google Patents

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EP2942186A1
EP2942186A1 EP15166287.1A EP15166287A EP2942186A1 EP 2942186 A1 EP2942186 A1 EP 2942186A1 EP 15166287 A EP15166287 A EP 15166287A EP 2942186 A1 EP2942186 A1 EP 2942186A1
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EP
European Patent Office
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pressing
press
plate
hydraulic cylinders
hydraulic
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EP15166287.1A
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EP2942186B1 (de
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Hermann Schwelling
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Individual
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Publication of EP2942186A1 publication Critical patent/EP2942186A1/de
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Publication of EP2942186B1 publication Critical patent/EP2942186B1/de
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/16Control arrangements for fluid-driven presses
    • B30B15/24Control arrangements for fluid-driven presses controlling the movement of a plurality of actuating members to maintain parallel movement of the platen or press beam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/32Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by plungers under fluid pressure
    • B30B1/34Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by plungers under fluid pressure involving a plurality of plungers acting on the platen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/007Means for maintaining the press table, the press platen or the press ram against tilting or deflection
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/32Discharging presses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B9/00Presses specially adapted for particular purposes
    • B30B9/30Presses specially adapted for particular purposes for baling; Compression boxes therefor
    • B30B9/3003Details
    • B30B9/3007Control arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B9/00Presses specially adapted for particular purposes
    • B30B9/30Presses specially adapted for particular purposes for baling; Compression boxes therefor
    • B30B9/3003Details
    • B30B9/3014Ejection means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B9/00Presses specially adapted for particular purposes
    • B30B9/30Presses specially adapted for particular purposes for baling; Compression boxes therefor
    • B30B9/3057Fluid-driven presses

Definitions

  • the invention relates to a baler, primarily on a baler with a horizontally movable pressure plate, for pressing loose material, eg. B. of paper, cardboard, plastic waste, PET bottles and metal cans u. ⁇ . waste.
  • the baler comprises a housing and a press channel with a loose material feed opening, a press plate slidable in the press channel over a predetermined press path length, and electrohydraulic means for generating a press force and displacing the press plate to transfer the press force to the filled material ,
  • Balers with a horizontally movable pressure plate are known per se. They are used primarily to compress packaging material from cardboard and cardboard, but also shreds from shredders, plastic waste, PET bottles and textile fiber material in order to transport this space saving, intermediate storage and reuse as recyclable material.
  • horizontal balers there are various types of horizontal balers available, including horizontal channel balers and horizontal counterplate presses, which is also the subject of this patent.
  • a displaceable in the horizontal direction preferably electro-hydraulically driven pressure plate in the press channel, which is also called press box in press channel, filled material fed through the filling into a press room and there compacted under the action of the pressing force to mostly cuboid bales.
  • balers of this type due to the inhomogeneous strength properties of the material to be pressed during the pressing process counter forces act on the press plate, which vary temporally and locally. This has the consequence that the spatial orientation of the pressing plate changes in relation to the pressing direction, unless the pressing plate is held and guided sufficiently stable. Even solid executed mechanical mounts and guides are subject to constant wear due to continuous cycling, which leads to operational failures or at least requires costly preventive maintenance and repairs.
  • a baler in which a press ram is coupled to a drive consisting of two or more axially parallel juxtaposed cylinders preferably the same diameter, of which a cylinder or a group of a plurality of cylinders is stationarily supported and displaces a yoke together with the press ram.
  • a press ram is coupled to a drive consisting of two or more axially parallel juxtaposed cylinders preferably the same diameter, of which a cylinder or a group of a plurality of cylinders is stationarily supported and displaces a yoke together with the press ram.
  • a cylinder or a group of a plurality of cylinders At the yoke another cylinder or a group of other cylinders is supported and moves the press ram.
  • the yoke and press punches are guided mechanically within a press housing by means of support bearings.
  • the first cylinder or the first group of several cylinders is used for pressing the material to bale
  • press plate and press stamp apply in the sense of the invention as synonymous.
  • the DE 10 2009 053 134 B4 also describes a baler for pressing cardboard boxes and similar waste products into cuboid bales.
  • the drive device for the press ram comprises two groups of axially parallel cylinders, of which a first group supported on the press housing displaces a carriage together with the press ram over a first section of the press path and the second group supported on the carriage moves the press ram over a second section Part of the press path is provided away. Another, supported on the press ram cylinder is used to eject the finished pressed Bale. Carts and press dies are mechanically guided within the press housing.
  • the invention has the object, a baler of the type described above educate so that the stability of the orientation of the press ram or the press plate is largely ensured regardless of mechanical brackets or guides.
  • the measurement of the distances between the measuring points and the reference points is preferably provided optically by transit time measurement, laser triangulation or evaluation of the phase position of reflected laser radiation.
  • a distance measurement by potentiometer, with magnetic sensors, pneumatic length measurement or based on eddy current measurements is also provided.
  • the constant attitude of the spatial orientation of the press plate is provided on the basis of measurements of the opposing forces acting on the articulation position of the piston rods on the press plate.
  • pressure regulation takes place in the hydraulic circuits in order to avoid feed differences and thus tilting of the press plate.
  • the position control system for example, keeping the spatial orientation of the pressure plate constant based on displacement measurements on the piston rods of the hydraulic cylinders and pressure regulation in the hydraulic circuits depending on the results of the displacement measurements is such that positional errors are corrected.
  • one of the hydraulic cylinders can assume a master function with respect to the feed per time unit, while the remaining hydraulic cylinders have a slave function.
  • a separate drive unit is assigned to each hydraulic cylinder, in particular a group of hydraulic cylinders, and each drive unit has a hydraulic pump and a frequency converter.
  • the hydraulic cylinders are connected in groups in parallel, wherein a first group of hydraulic cylinders connected in parallel, preferably for generating and transmitting the pressing force on a displaceable intermediate plate, is provided.
  • the intermediate plate is displaceable together with the pressing plate by a first Operapresswegfar L 1 .
  • a second group of parallel connected hydraulic cylinders is preferably for generating and transmitting the pressing force to the press plate provided, wherein the pressure plate is displaceable relative to the intermediate plate by a second Operapresswegin L 2 . It is true that the first Operapresswegin L 1 plus the second Operapressweglui L 2 are equal to the Pressweglui L ges .
  • the intermediate plate is fixed in its position after being displaced by the first Operapresswegrati L 1 as a result of the force generated by the first group of hydraulic cylinders, so that the second group can be supported for the purpose of advancing only the pressing plate of the intermediate plate.
  • the hydraulic cylinders of the first group are preferably arranged pushing the intermediate plate including the pressing plate in the pressing direction, and the hydraulic cylinders of the second group, the pressing plate in the pressing direction are also arranged pushing or pushing.
  • the hydraulic cylinders of the first group are the intermediate plate including the pressure plate in the pressing direction pulling and / or the hydraulic cylinder of the second group, the pressure plate are arranged pulling in the pressing direction.
  • the first group of hydraulic cylinders may, for example, comprise four hydraulic cylinders connected in parallel, while the second group comprises three parallel hydraulic cylinders.
  • the first group of hydraulic cylinders comprises three parallel-connected hydraulic cylinders, while the second group of hydraulic cylinders comprises four parallel-connected hydraulic cylinders.
  • an equal number of hydraulic cylinders are provided in the first group of hydraulic cylinders and in the second group of hydraulic cylinders; According to the invention, however, the first group of hydraulic cylinders should have at least three hydraulic cylinders connected in parallel and the second group of hydraulic cylinders also at least three hydraulic cylinders connected in parallel.
  • press plate hydraulic cylinder designed for pushing out after reaching the Presswegin L ges finished pressed bale out of the press channel, preferably in a horizontal baler in execution as a so-called Presskasenpresse.
  • the output side opening of the press channel is closed for the pressing operation with a sliding or hinged door.
  • the closed and locked door has the function of a counter plate in the pressing process.
  • Fig. 1 is the basic structure of a horizontally operating baler 1, in execution as a channel baler 11, according to the prior art.
  • Perspectively shown is a view laterally from the outside on the press housing 2, which encloses, inter alia, the pressing channel 3.
  • the press housing 2 has a filling opening 4, through which the material M to be pressed together (not shown here) can be introduced into the press channel 3 in the filling direction according to the arrow.
  • the here partially visible press plate 5 is in its initial position, which is displaceable in the pressing direction P and back to its original position.
  • FIG. 1 shows Fig. 2 a view into the interior of the laterally open illustrated press housing 2 a horizontally operating baler, which here in the Fig. 2 As a horizontal baler of the second type is executed, as a baler press 12.
  • a horizontal baler of the second type is executed, as a baler press 12.
  • the pressing channel 3 is aligned with its pressing surface 6 perpendicular to the pressing direction P.
  • the pressing surface 6 is also arranged at right angles to each section of the inner surfaces of the pressing channel 3, along which the pressing plate moves back and forth during a pressing stroke.
  • the pressing channel 3 has a square or rectangular cross-section, which the pressing plate 5 substantially fills due to its geometric configuration, the thickness of the pressing plate 5 extending in the pressing direction P.
  • the electrohydraulic device has a plurality of hydraulic cylinders H11, H12... H1n and H21, H22... H2n (with n> 2), which according to the invention are partly connected in groups in parallel (cf. FIGS. 3 to 10 ).
  • differential cylinders which consist essentially of housing, piston, piston rod and connections for a pressure medium, wherein the piston rod is located on differential cylinders only on one side of the piston surface.
  • a pressing channel 3 in the pressing direction P final wall 10 - which is also referred to as counter plate or door 10 - takes during the pressing operation, the pressing force and is temporarily removed after completion of the pressing operation, so moved or pivoted away, so that the finished pressed bale this now open end of the press channel 3 can be pushed out (see. Fig. 10 ).
  • FIG. 3 A variant of the groupwise arrangement parallel hydraulic cylinders H11, H12 ... H1n; H21, H22 ... H2n is explained below Fig. 3 explained.
  • This groupwise and inventive arrangement of these hydraulic cylinders is in Fig. 3 shown in a baler baler 12.
  • This groupwise and inventive arrangement of these hydraulic cylinders can be used according to the invention in horizontal balers in execution as channel baling presses 11.
  • a press path length L ges is indicated, around which the press plate 5 is to be advanced in the pressing direction P for the purpose of compressing the material M introduced into the press channel 3 into bales.
  • a first group H1 of parallel-connected hydraulic cylinders H11, H12 ... H1n is provided for generating the pressing force and for transferring it to an intermediate plate 9, which together is arranged displaceably with the press plate 5 in the pressing direction P.
  • the hydraulic cylinders H11, H12 ... H1n for example, each with its housing on the wall 8 - the rear wall - of the press housing 2 supported, while the piston rods are connected to the intermediate plate 9.
  • the intermediate plate 9 is fixed at the position at the end of the first Operapresswegwinu L 1 ; see. this too FIG. 6 ,
  • the hydraulic cylinders H21, H22... H2n of a second group connected in parallel are likewise provided for generating the pressing force and for transmitting them to the pressure plate 5, these hydraulic cylinders H21, H22... H2n being fastened / supported with their housings to the intermediate plate 9 are while the piston rods are connected to the pressure plate 5.
  • the pressure plate 5 by means of hydraulic cylinders H21, H22 ... H2n relative to the fixed intermediate plate 9 slidable, see in Fig. 8 ,
  • a control and regulating system is provided, with a distance-measuring device 30 for the sequential measurement of the actual distances between at least three collinear measuring points 31, 32, 33 on the pressing surface 6 or itself displacing pressure plate 5 and frame-fixed reference points 35, 36, 37, which are part of a reference surface and thus define the desired orientation of the pressing surface.
  • An exemplary arrangement of these measuring points 31, 32, 33 and reference points 35, 36, 37 on a baler according to the invention is in the FIGS. 6 shown. Because of the clarity in this FIG. 6 only the reference numbers 31 and 37 have been entered. Although the position of the other measuring points and reference points can be seen in this figure, the associated reference numerals 32, 33 and 36, 37 are then in the FIG. 12 plotted.
  • the reference points 35, 36, 37 are connected to the evaluation unit 34 by means of a respective signal line 38, 39, 40.
  • the measurement of the distances between the measurement and the reference points is preferably carried out optically by transit time measurement, Laser triangulation or evaluation of the phase position of reflected laser radiation.
  • each of the hydraulic cylinders H11, H12 ... H1n or H21, H22 ... H2n is assigned a separate drive unit A1, A2 ... An for separate activation (cf. Fig. 11 ).
  • Each of the drive units A1, A2 ... An has a hydraulic pump (without reference numeral) and preferably a frequency converter (without reference numeral).
  • the number and coupling, in particular the spatial position of the piston rods K11, K12, K13, K14 of, by way of example, four hydraulic cylinders H11, H12, H13 and H14 of the first group H1 and the piston rods K21, K22, K23 are shown symbolically on the basis of a schematic sectional illustration of exemplary three hydraulic cylinders H21, H22 and H23 of the second group H2 shown.
  • a centrally arranged piston rod K3 of a single hydraulic cylinder H3 is provided for pushing out the finished pressed bales in the extended pressing direction P out of the press channel 3.
  • the hydraulic cylinder H3 is fixed to the pressure plate 5 and in the intermediate plate 9 is provided a recess 13 through which the hydraulic cylinder H3 temporarily passes (see FIG. Fig. 3 or Fig. 6 to 9 ).
  • Fig. 5 shows as already Fig. 2 a view into the interior of the laterally open perspective shown press housing 2 of a horizontally operating baler 1, here a channel baler 11. While off Fig. 2 the starting position of the pressure plate 5 can be seen at the beginning of the pressing process illustrated Fig. 5 the constellation which results after the piston rods K11, K12, K13, K14 of the hydraulic cylinders H11, H12, H13, H14 of the first group H1 are extended and the intermediate plate 9 together with the pressure plate 5 over the first Operapresswegfar in the illustrated position was advanced, wherein the material located in the press channel 3 has been pre-compressed in the decreasing volume of the press channel 3, cf.
  • Fig. 6 shows as already Fig. 2 a view into the interior of the laterally open perspective shown press housing 2 of a horizontally operating baler 1, here a channel baler 11. While off Fig. 2 the starting position of the pressure plate 5 can be seen at the beginning of the pressing process illustrated Fig. 5 the constellation which results after the piston rods
  • the intermediate plate 9 is fixed in the position shown by feed to the first Partpresswegat L 1 , for example by pressure on stop elements (not shown) or by means of so-called and known hydraulic locking of the respective hydraulic cylinder.
  • Fig. 6 the above-described constellation is illustrated on the basis of a non-perspective open side view on a baling press 12.
  • the intermediate plate 9 is advanced together with the pressure plate 5 over the first Operapresswegat L 1 away in the position shown although the material "M" located in the press channel 3 has been precompressed, but has not yet been compacted into a finished bale.
  • Fig. 7 also in a perspective view a view into the interior of the laterally open press housing 2 - here a channel baler 11 -, in which case, however, the piston rods K21, K22, K23 of the hydraulic cylinders H21, H22, H23 of the second group are extended and the pressure plate 5 on the second Operapresswegwin L 2 away into the position shown, the final press position, was advanced, while the intermediate plate 9 in its fixed position according to Fig. 5 and Fig. 6 remained.
  • the material "M" located in the press channel 3 became a finished bale "B" (in FIG. 1) due to the decreasing volume of the press channel 3 Fig. 7 not shown) compressed.
  • the inventively provided control and regulating system has ensured that feed path differences of the parallel hydraulic cylinders H21, H22, H23 were adjusted so that the orientation of the pressure plate 5 relative to the pressing direction P and to the inner surfaces of the pressing channel 3 during its displacement has remained constant over the second Operapresswegat L 2 away.
  • Fig. 8 is the basis Fig. 7 described constellation in a non-perspective side view, shown here in a baler baler 12.
  • the pressure plate 5 has been advanced beyond the second partial pressing path length L 2 into the position shown, the final press position, wherein the material "M” present in the pressing channel 3 has been pressed into a finished bale "B".
  • the intermediate plate 9 is in this process step in its fixed position according to Fig. 5 and Fig. 6 remained.
  • baling press 1 in addition to the four hydraulic cylinders H11, H12, H13, H14 of the first group and the three hydraulic cylinders H21, H22, H23 of the second group, preferably when used in a baler baler 12, another Hydraulic cylinder H3 present, which is provided for pushing out the finished pressed bale out of the press channel 3 out.
  • the hydraulic cylinder H3 is fixed to the frame fixed to the pressure plate 5, while its piston rod K3 is passed through the pressure plate 5. In the constellation shown here, the piston rod K3 is not yet extended, whereby the bale is still within the press channel 3 immediately before the press plate 5.
  • FIG. 9 the situation with extended piston rod K3 when used in a channel baler 11.
  • the piston rod K3 is extended so far that the bale can be pushed out of the press channel 3. This is only necessary with a channel baler 11 if its press channel 3, eg for maintenance work, must be free, ie empty.
  • Fig. 10 is the basis Fig. 8 described constellation in a non-perspective side view of a baler baler 12 shown.
  • a work cycle of the baler which may consist of several press strokes for the purpose of compacting the material M, is completed after the final pressing of a bale "B" and its lashing and ejection by the piston rods K11, K12, K13, K14 of the hydraulic cylinders H11, H12, H13 , H14 of the first group, the piston rods K21, K22, K23 of the hydraulic cylinders H21, H22, H23 the second group and the piston rod K3 of the hydraulic cylinder H3 retracted and so the piston rod K3, the intermediate plate 9 and the pressure plate 5 back to their original positions become.
  • While the hydraulic cylinders H11, H12, H13, H14 and H21, H22, H23, H3 for extending the piston rods K11, K12, K13, K14 and K21, K22, K23 and K3 according to the steps according to Fig. 1 to Fig. 10 can be controlled in groups one after the other, the retraction of the piston rods K11, K12, K13, K14, K21, K22, K23, K3 can optionally be provided either temporally one after the other or at the same time.
  • Fig. 11 an inventive individual control of the hydraulic cylinder H11, H12, H13, H14 or H21, H22, H23 and H3 by means of four drive units A1 to A4.
  • the hydraulic cylinder H11 and the hydraulic cylinder H21 assigned to a drive unit A1 the hydraulic cylinder H12 and the hydraulic cylinder H22 assigned a drive unit A2
  • In the hydraulic lines between the drive units A1 ... A4 and the respective associated hydraulic cylinders H11 ... H14; H21 ... H23; H3 are 4/3-way valves V11, V21; V12, V22; V13, V23; V14, V3 with blocking agent position and two flow paths arranged to alternately pressurize the hydraulic cylinder.
  • each of the hydraulic cylinders H11 ... H14; H21 ... H23; H3 separately and individually controlled by a separately assigned drive unit A1 ... A4.
  • the power units A1 ... A4, and preferably also the 4/3-way valves V11, V21; V12, V22; V13, V23; V14, V3, for example, are placed in a hydraulic module 45, which is preferably arranged on the housing 2.
  • the invention also includes, in particular, variants that can be formed by combining features or elements described in connection with the present invention.
  • the measurement of the distances between the measuring and the reference points instead of using optical means with mechanically or acoustically acting means, for. B. with Wire sensors.
  • Draw wire sensors which are also called rope length sensors, are compact sensors and also inexpensive. They can be used to precisely determine the position or position change of objects.
  • Core components of a cable pull sensor are a sensor element (eg potentiometer or encoder) and a precision measuring cable. With the sensor element, the path change is converted into a proportional electrical signal. Cable pullers are very maintenance-free, reliable and very quick and easy to assemble.
  • the first group of hydraulic cylinders includes three hydraulic cylinders connected in parallel and the second group of hydraulic cylinders includes five hydraulic cylinders connected in parallel; Further variants with regard to the number of hydraulic cylinders in the individual groups are possible.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ballenpresse (12) horizontaler Bauart zum Verpressen von losem Material (M), umfassend einen Presskanal (3) mit einer Einfüllöffnung (4), eine im Presskanal (3) verschiebbar angeordnete Pressplatte (5) mit einer in Kontakt mit dem zu verpressenden Material stehenden Pressfläche (6), mehrere, mit elektro-hydraulischen Antriebsaggregaten gekoppelte Hydraulikzylinder (H11...Hn; H21...Hn) zur Erzeugung einer Presskraft, zum Vorschieben der Pressplatte (5) zwecks Einleitung der Presskraft in das eingefüllte Material, sowie zur Rückführung der Pressplatte (5) in eine Ausgangsposition, und ein Kontroll- und Regelsystem, ausgebildet zur Kontrolle und Konstanthaltung der räumlichen Ausrichtung der Pressfläche (6) während des Vorschiebens der Pressplatte (5). Das Kontroll- und Regelsystem umfasst vorzugsweise eine Distanz-Messeinrichtung (30) zur sequentiellen Messung der Ist-Abstände zwischen Messpunkten (31, 32, 33) auf der Pressfläche und gestellfesten Referenzpunkten (35, 36, 37), eine Messergebnis-Auswertung (34) zur Ermittlung von Abweichungen der Ist-Abstände von vorgegebenen Soll-Abständen, und eine mit den Antriebsaggregaten (A1, A2, A3, A4) verbundene Steuerschaltung zur Variation der Antriebsleistung zwecks Ausgleichs von Differenzen zwischen den Ist- und Soll-Abständen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Ballenpresse, vornehmlich auf eine Ballenpresse mit einer horizontal bewegbaren Pressplatte, zum Verpressen von losem Material, z. B. von Papier, Kartonagen, Kunststoffabfällen, PET-Flaschen und Metalldosen u. ä. Abfall. Die Ballenpresse umfasst ein Gehäuse und einen Presskanal mit einer Einfüllöffnung für das lose Material, eine im Presskanal über eine vorgegebene Pressweglänge hinweg verschiebbare Pressplatte, und eine elektro-hydraulische Einrichtung zur Erzeugung einer Presskraft und zur Verschiebung der Pressplatte zwecks Übertragung der Presskraft auf das eingefüllte Material.
  • Ballenpressen mit einer horizontal bewegbaren Pressplatte sind an sich bekannt. Sie werden eingesetzt, um vorwiegend Verpackungsmaterial aus Pappe und Karton, aber auch Schnittgut aus Aktenvernichtern, Kunststoffabfälle, PET-Flaschen und textiles Fasermaterial zu verdichten, um dieses Platz sparend transportieren, zwischenzulagern und einer Wiederverwendung als Wertstoff zuführen zu können.
  • Es sind verschiedene Bauarten von horizontal arbeitenden Ballenpressen verbreitet, darunter horizontale Kanalballenpressen und horizontale Gegenplattenpressen, denen auch der Gegenstand des vorliegenden Schutzrechtes zuzuordnen ist. Hierbei wird mittels einer in horizontaler Richtung verschiebbaren, vorzugsweise elektro-hydraulisch angetriebenen Pressplatte das in den Presskanal, welcher bei Gegenplattenpressen auch Presskasten genannt wird, eingefüllte Material durch den Einfüllbereich hindurch in einen Pressraum vorgeschoben und dort unter Einwirkung der Presskraft zu meist quaderförmigen Ballen verdichtet.
  • Ein Problem bei Ballenpressen dieser Art besteht darin, dass aufgrund der inhomogenen Festigkeitseigenschaften des zu verpressenden Materials während des Pressvorgangs Gegenkräfte auf die Pressplatte einwirken, die zeitlich und örtlich variieren. Das hat zur Folge, dass sich die räumliche Ausrichtung der Pressplatte in Relation zur Pressrichtung ändert, sofern die Pressplatte nicht ausreichend stabil gehalten und geführt ist. Selbst solide ausgeführte mechanische Halterungen und Führungen unterliegen aufgrund stetiger Wechselbeanspruchung einem erheblichen Verschleiß, der zu Betriebsausfällen führt oder zumindest aufwendige vorbeugende Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen erfordert.
  • In der DE 37 34 555 A1 ist eine Ballenpresse beschrieben, bei der ein Pressenstempel mit einem Antrieb gekoppelt ist, der aus zwei oder mehreren achsparallel nebeneinander angeordneten Zylindern vorzugsweise gleichen Durchmessers besteht, von denen ein Zylinder oder eine Gruppe aus mehreren Zylindern ortsfest abgestützt ist und ein Joch gemeinsam mit dem Pressenstempel verschiebt. An dem Joch ist ein weiterer Zylinder oder eine Gruppe weiterer Zylinder abgestützt und verschiebt den Pressenstempel. Joch und Pressenstempel sind innerhalb eines Pressengehäuses mechanisch mittels Stützlagern geführt. Der erste Zylinder bzw. die erste Gruppe aus mehreren Zylindern dient zum Verpressen des Materials zu Ballen, der weiterer Zylinder bzw. die Gruppe weiterer Zylinder dient zum Ausschieben des fertig gepressten Ballens.
  • Die Begriffe Pressplatte und Pressenstempel gelten im Sinne der Erfindung als synonym.
  • Die DE 10 2009 053 134 B4 beschreibt ebenfalls eine Ballenpresse zum Verpressen von Kartonagen und ähnlichen Abfallprodukten zu quaderförmigen Ballen. Die Antriebseinrichtung für den Pressenstempel umfasst zwei Gruppen achsparalleler Zylinder, von denen eine erste, am Pressengehäuse abgestützte Gruppe zum Verschieben eines Wagens gemeinsam mit dem Pressenstempel über eine erste Teilstrecke des Pressweges hinweg und die zweite, am Wagen abgestützte Gruppe zum Verschieben des Pressenstempels über eine zweite Teilstrecke des Pressweges hinweg vorgesehen ist. Ein weiterer, am Pressenstempel abgestützter Zylinder dient zum Ausschieben des fertig gepressten Ballens. Wagen und Pressenstempel sind innerhalb des Pressengehäuses mechanisch geführt.
  • Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ballenpresse der vorbeschriebenen Art so weiterzubilden, dass die Stabilität der Ausrichtung des Pressenstempels bzw. der Pressplatte weitestgehend unabhängig von mechanischen Halterungen oder Führungen gewährleistet ist.
  • Erfindungsgemäß ist bei einer Ballenpresse der eingangsbeschriebenen Gattung, nämlich umfassend
    • einen Presskanal oder Presskasten mit einer Einfüllöffnung für das lose Material,
    • eine im Presskanal über eine vorgegebene Pressweglänge Lges hinweg verschiebbar angeordnete Pressplatte, die eine in Kontakt mit dem zu verpressenden Material stehende Pressfläche aufweist, sowie
    • mehrere, mit elektro-hydraulischen Antriebsaggregaten gekoppelte Hydraulikzylinder,
      • zur Erzeugung einer Presskraft,
      • zum Vorschieben der Pressplatte über die Pressweglänge Lges hinweg zwecks Einleitung der
        Presskraft in das eingefüllte Material, und
      • zur Rückführung der Pressplatte in eine Ausgangsposition,
    ein Kontroll- und Regelsystem vorgesehen, das ausgebildet ist zur Kontrolle und Konstanthaltung der räumlichen Ausrichtung der Pressfläche während des Vorschiebens der Pressplatte über die gesamte Pressweglänge Lges hinweg.
  • In einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ballenpresse weist das Kontroll- und Regelsystem auf
    • eine Distanz-Messeinrichtung zur sequentiellen Messung der Ist-Abstände zwischen mindestens drei kollinearen Messpunkten auf der sich verschiebenden Pressfläche und gestellfesten Referenzpunkten, die die Sollausrichtung der Pressfläche definieren,
    • eine Messergebnis-Auswertung zur Ermittlung von Abweichungen der Ist-Abstände von vorgegebenen Soll-Abständen, und
    • eine mit den Antriebsaggregaten verbundene Steuerschaltung zur Variation der Antriebsleistung zwecks Ausgleichs von Differenzen zwischen Ist- und Soll-Abständen mittels der Hydraulikzylinder in Echtzeit.
  • Die Messung der Abstände zwischen den Messpunkten und den Referenzpunkten ist bevorzugt optisch durch Laufzeitmessung, Lasertriangulation oder Auswertung der Phasenlage reflektierter Laserstrahlung vorgesehen. Im Rahmen der Erfindung liegt jedoch auch eine Abstandmessung mittels Potentiometer, mit magnetischen Sensoren, pneumatische Längenmessung oder auf der Basis von Wirbelstrommessungen.
  • Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ballenpresse ist ein Kontroll- und Regelsystem vorgesehen, bei dem die elektro-hydraulischen Antriebe und die zugeordneten Hydraulikzylinder zwecks Kompensation von Differenzen der auf die einzelnen Hydraulikzylinder während des Verpressens einwirkenden Gegenkräfte
    • über ein Gleichlaufregelsystem und/oder
    • über ein Positionsregelsystem miteinander verknüpft sind, so dass
    die Ausrichtung der Pressplatte, insbesondere ihrer Pressfläche, relativ zur Pressrichtung während der Verschiebung über die gesamte Pressweglänge Lges hinweg konstant ist.
  • Bei dem Gleichlaufregelsystem beispielsweise ist die Konstanthaltung der räumlichen Ausrichtung der Pressplatte auf der Basis von Messungen der Gegenkräfte vorgesehen, die an den Anlenkposition der Kolbenstangen auf die Pressplatte wirken. In Abhängigkeit von den Messergebnissen erfolgt eine Druckregulierung in den Hydraulikkreisläufen zwecks Vermeidung von Vorschub-Differenzen und damit von Verkantungen der Pressplatte.
  • Bei dem Positionsregelsystem beispielsweise ist die Konstanthaltung der räumlichen Ausrichtung der Pressplatte vorgesehen auf der Basis von Wegmessungen an den Kolbenstangen der Hydraulikzylinder und Druckregulierungen in den Hydraulikkreisläufen in Abhängigkeit von den Ergebnissen der Wegmessungen so, dass Positionsfehler ausgeregelt werden. Dabei kann einer der Hydraulikzylinder eine Masterfunktion in Bezug auf den Vorschub je Zeiteinheit übernehmen, während den übrigen Hydraulikzylindern eine Slave-Funktion zukommt.
  • Bevorzugt ist erfindungsgemäß in den Ausführungsformen des Kontroll- und Regelsystems jedem Hydraulikzylinder, insbesondere einer Gruppe von Hydraulikzylindern, ein gesondertes Antriebsaggregat zugeordnet, und jedes Antriebsaggregat weist eine Hydraulikpumpe und einen Frequenzumrichter auf.
  • Weiterhin bevorzugt sind die Hydraulikzylinder gruppenweise parallel geschaltet, wobei eine erste Gruppe parallel geschalteter Hydraulikzylinder, vorzugsweise zur Erzeugung und Übertragung der Presskraft auf eine verschiebbare Zwischenplatte, vorgesehen ist. Die Zwischenplatte ist gemeinsam mit der Pressplatte um eine erste Teilpressweglänge L1 verschiebbar. Eine zweite Gruppe parallel geschalteter Hydraulikzylinder ist vorzugsweise zur Erzeugung und Übertragung der Presskraft auf die Pressplatte vorgesehen, wobei die Pressplatte relativ zur Zwischenplatte um eine zweite Teilpressweglänge L2 verschiebbar ist. Es gilt, dass die erste Teilpressweglänge L1 plus die zweite Teilpressweglänge L2 gleich der Pressweglänge Lges sind.
  • Die Zwischenplatte ist nach ihrer Verschiebung um die erste Teilpressweglänge L1 infolge der von der ersten Gruppe von Hydraulikzylindern erzeugten Kraft in ihrer Position fixiert, so dass sich die zweite Gruppe zwecks Vorschubs allein der Pressplatte von der Zwischenplatte abstützen kann.
  • Die Hydraulikzylinder der ersten Gruppe sind vorzugsweise die Zwischenplatte einschließlich der Pressplatte in Pressrichtung drückend bzw. schiebend angeordnet, und die Hydraulikzylinder der zweiten Gruppe sind die Pressplatte in Pressrichtung ebenfalls drückend bzw. schiebend angeordnet. Allerdings liegen auch Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung, bei denen die Hydraulikzylinder der ersten Gruppe die Zwischenplatte einschließlich der Pressplatte in Pressrichtung ziehend und/oder die Hydraulikzylinder der zweiten Gruppe die Pressplatte in Pressrichtung ziehend angeordnet sind.
  • Die erste Gruppe von Hydraulikzylindern kann beispielsweise vier parallel geschaltete Hydraulikzylinder umfassen, während die zweite Gruppe drei parallel geschaltete Hydraulikzylinder umfasst. Nach einer anderen Ausführungsvariante umfasst die erste Gruppe von Hydraulikzylindern drei parallel geschaltete Hydraulikzylinder, während die zweite Gruppe von Hydraulikzylindern vier parallel geschaltete Hydraulikzylinder umfasst.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante sind in der ersten Gruppe von Hydraulikzylindern und in der zweiten Gruppe von Hydraulikzylindern eine gleiche Anzahl von Hydraulikzylindern vorgesehen; erfindungsgemäß sollte jedoch die erste Gruppe von Hydraulikzylindern wenigstens drei parallel geschaltete Hydraulikzylinder und die zweite Gruppe von Hydraulikzylindern ebenfalls wenigstens drei parallel geschaltete Hydraulikzylinder aufweisen.
  • Es kann ein weiterer mit der Pressplatte verbundener Hydraulikzylinder vorhanden sein, ausgebildet zum Ausschieben eines nach Erreichen der Pressweglänge Lges fertig gepressten Ballens aus dem Presskanal heraus, vorzugsweise bei einer horizontalen Ballenpresse in Ausführung als sogenannte Presskasenpresse. Bei dieser Art von Ballenpressen wird die ausgangsseitige Öffnung des Presskanals für den Pressvorgang mit einer verschiebbaren oder schwenkbaren Tür verschlossen. Die geschlossene und verriegelte Tür hat die Funktion einer Gegenplatte im Pressvorgang.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von, die Erfindung jedoch nicht einschränkenden, Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen in schematischen Darstellungen:
  • Fig. 1
    die vereinfachte perspektivische Darstellung einer Ballenpresse, mit einer horizontal verschiebbaren Pressplatte, nach Stand der Technik bei seitlicher Blickrichtung auf den Presskanal mit Einfüllöffnung und auf die Pressplatte, hier in ihrer Ausgangsposition vor Beginn des Pressvorgangs, in Ausführung als Kanalballenpresse;
    Fig. 2
    die perspektivische Darstellung einer horizontal arbeitenden Ballenpresse nach Fig.1 hier in Ausführung als Presskasten-Ballenpresse, mit gleicher Blickrichtung, jedoch mit Blick in das Innere des Pressengehäuses und Anordnung der Hydraulikzylinder gemäß der Erfindung;
    Fig. 3
    die Presskasten-Ballenpresse nach Fig.2 in einer nichtperspektivischen Seitenansicht mit Darstellung der Pressweglänge von der Ausgangsposition der Pressplatte bis zu ihrer Position bei einem fertig gepressten Ballen;
    Fig. 4
    eine Sicht von der Rückwand der Ballenpresse nach Fig. 2 aus auf die Rückseite der Pressplatte und die dahinter entgegengesetzt zur Pressrichtung liegende Zwischenplatte und Darstellung der Ankopplung einer ersten Gruppe von parallel geschalteten Hydraulikzylindern an die Pressplatte und einer zweiten Gruppe von parallel geschalteten Hydraulikzylindern an die Zwischenplatte;
    Fig. 5
    die perspektivische Darstellung einer Ballenpresse in Ausführung als Kanalballenpresse nach Fig. 1, jedoch mit Anordnung der Antriebselemente nach der Erfindung gemäß Fig. 2, hier jedoch bei ausgefahrenen Kolbenstangen der Hydraulikzylinder der ersten Gruppe;
    Fig. 6
    die horizontal arbeitende Presskasten-Ballenpresse nach Fig. 3 in einer nichtperspektivischen Seitenansicht und ausgefahrenen Kolbenstangen der Hydraulikzylinder der ersten Gruppe einer Kanalballenpresse;
    Fig. 7
    die perspektivische Darstellung nach Fig. 5, hier jedoch bei zusätzlich ausgefahrenen Kolbenstangen der Hydraulikzylinder der zweiten Gruppe, wobei sich die Pressplatte in ihrer Position bei einem fertig gepressten Ballen befindet;
    Fig. 8
    die Presskasten-Ballenpresse nach Fig. 6 in einer nichtperspektivischen Seitenansicht, bei der sich die Pressplatte in ihrer Position bei einem fertig gepressten Ballen befindet;
    Fig. 9
    die perspektivische Darstellung einer Kanalballenpresse nach Fig. 5, hier jedoch bei ausgefahrener Kolbenstange eines zusätzlichen Hydraulikzylinders zum Ausschieben des letzten fertig gepressten Ballen einer Pressserie aus dem Presskanal;
    Fig. 10
    die Presskasten-Ballenpresse nach Fig. 8 in einer nichtperspektivischen Seitenansicht bei der der fertig gepresste Ballen ausgestoßen wird;
    Fig. 11
    das Beispiel eines Hydraulikschaltplanes nach der Erfindung zum Betreiben von Ballenpressen nach den Fig. 2 bis Fig. 10 mit Einzelansteuerung der Hydraulikzylinder, und
    Fig. 12
    ein Beispiel für die Anordnung der Bauteile des erfindungsgemäßen Kontroll- und Regelsystems, in einer erfindungsgemäßen Ballenpresse horizontaler Bauart.
  • Aus Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau einer horizontal arbeitenden Ballenpresse 1, in Ausführung als Kanalballenpresse 11, nach Stand der Technik ersichtlich. Perspektivisch dargestellt ist ein Blick seitlich von außen auf das Pressengehäuse 2, das u.a. den Presskanal 3 umschließt. Das Pressengehäuse 2 weist eine Einfüllöffnung 4 auf, durch die hindurch das zusammen zu pressende Material M (hier nicht dargestellt) in Einfüllrichtung gemäß Pfeil in den Presskanal 3 einfüllbar ist. Im Inneren des Presskanals 3 befindet sich die hier teilweise sichtbare Pressplatte 5 in ihrer Ausgangsposition, die in Pressrichtung P verschiebbar und wieder in ihre Ausgangsposition zurückholbar ist.
  • Zwecks ergänzender Erläuterung des Antriebes der Pressplatte 5 der Kanalballenpresse 11 nach Fig. 1 zeigt Fig. 2 einen Blick in das Innere des seitlich geöffnet dargestellten Pressengehäuses 2 einer horizontal arbeitenden Ballenpresse, welche hier in der Fig. 2 als horizontale Ballenpresse zweiter Bauart ausgeführt ist, und zwar als Presskasten-Ballenpresse 12. Ersichtlich sind hier der Presskanal 3, die Einfüllöffnung 4 und die Pressplatte 5 in ihrer Ausgangsposition zu Beginn des Pressvorgangs. Die Pressplatte 5 ist mit ihrer Pressfläche 6 senkrecht zur Pressrichtung P ausgerichtet. Somit ist die Pressfläche 6 jeweils auch rechtwinklig zu jedem Abschnitt der Innenflächen des Presskanals 3, entlang denen sich die Pressplatte während eines Presshubes vor und zurück bewegt, angeordnet.
  • Der Presskanal 3 weist beispielhaft einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt auf, den die Pressplatte 5 aufgrund ihrer geometrischen Gestaltung im Wesentlichen ausfüllt, wobei sich die Dicke der Pressplatte 5 in Pressrichtung P erstreckt. Ein dem Presskanal 3 abgewandter Raum 7, der sich von der Pressplatte 5 bis zu einer Wandung 8 erstreckt, die das Pressengehäuse 2 entgegengesetzt zur Pressrichtung P abschließt, ist einer elektro-hydraulischen Einrichtung vorbehalten, die zur Erzeugung einer Presskraft und zur Verschiebung der Pressplatte 5 zwecks Übertragung der Presskraft auf das eingefüllte Material M ausgebildet ist. Die elektro-hydraulische Einrichtung weist mehrere Hydraulikzylinder H11, H12 ... H1n sowie H21, H22 ... H2n (mit n > 2) auf, die gemäß der Erfindung zum Teil gruppenweise parallel geschaltet sind (vgl. Fig. 3 bis Fig. 10).
  • Insbesondere bei Ausführung der horizontalen Ballenpresse als Presskasten-Ballenpresse 12, also eine horizontale Ballenpresse 1 mit Gegenplatte 10 am Ausgang des Presskanals 3, ist ein zusätzlicher Hydraulikzylinder H3 vorgesehen, dessen Funktion später noch erläutert wird.
  • Als Hydraulikzylinder H11, H12 ... H1n; H21, H22 ... H2n; H3 werden beispielsweise Differentialzylinder verwendet, die im Wesentlichen aus Gehäuse, Kolben, Kolbenstange und Anschlüssen für ein Druckmedium bestehen, wobei sich die Kolbenstange bei Differentialzylindern nur auf einer Seite der Kolbenfläche befindet.
  • Eine den Presskanal 3 in Pressrichtung P abschließende Wandung 10 - die auch als Gegenplatte oder Tür 10 bezeichnet wird - nimmt während des Pressvorgangs die Presskraft auf und wird nach Beendigung des Pressvorgangs zeitweilig entfernt, also verschoben oder weg geschwenkt, so dass der fertig gepresste Ballen durch dieses nun offene Ende des Presskanals 3 ausgeschoben werden kann (vgl. Fig. 10).
  • Eine Variante der gruppenweisen Anordnung parallel geschalteter Hydraulikzylinder H11, H12 ... H1n; H21, H22 ... H2n wird nachfolgend anhand Fig. 3 erläutert. Diese gruppenweise und erfindungsgemäße Anordnung dieser Hydraulikzylinder ist in Fig. 3 bei einer Presskasten-Ballenpresse 12 gezeigt. Diese gruppenweise und erfindungsgemäße Anordnung dieser Hydraulikzylinder ist nach der Erfindung auch bei horizontalen Ballenpressen in Ausführung als Kanalballenpressen 11 einsetzbar.
  • In Fig. 3 ist beispielhaft eine Pressweglänge Lges angezeigt, um welche die Pressplatte 5 in Pressrichtung P zwecks Verdichtung des in den Presskanal 3 eingefüllten Materials M zu Ballen vorzuschieben ist.
  • Eine erste Gruppe H1 aus parallel geschalteten Hydraulikzylindern H11, H12 ... H1n ist zur Erzeugung der Presskraft und zu deren Übertragung auf eine Zwischenplatte 9 vorgesehen, die gemeinsam mit der Pressplatte 5 in Pressrichtung P verschiebbar angeordnet ist. Dazu sind die Hydraulikzylinder H11, H12 ... H1n beispielsweise jeweils mit ihrem Gehäuse an der Wandung 8 - der Rückwand - des Pressengehäuses 2 abgestützt, während die Kolbenstangen mit der Zwischenplatte 9 verbunden sind. Bei ausgefahrenen Kolbenstangen der Hydraulikzylinder H11, H12 ... H1n ist die Zwischenplatte 9 an der Position am Ende der ersten Teilpressweglänge L1 fixiert; vgl. hierzu auch Figur 6.
  • Die parallel geschalteten Hydraulikzylinder H21, H22 ... H2n einer zweiten Gruppe sind ebenfalls zur Erzeugung der Presskraft und zu deren Übertragung auf die Pressplatte 5 vorgesehen, wobei diese Hydraulikzylinder H21, H22 ... H2n mit ihren Gehäusen an der Zwischenplatte 9 befestigt/abgestützt sind, während die Kolbenstangen mit der Pressplatte 5 verbunden sind. So ist die Pressplatte 5 mittels Hydraulikzylinder H21, H22 ... H2n relativ zur fixierten Zwischenplatte 9 verschiebbar, siehe hierzu in Fig. 8.
  • Beim Betreiben nach Stand der Technik einer solchen Anordnung ist die Verschiebung der Zwischenplatte 9 gemeinsam mit der Pressplatte 5 mittels der Hydraulikzylinder H11, H12 ... H1n zunächst um eine erste Teilpressweglänge L1 vorgesehen, wonach dann erst die Verschiebung der Pressplatte 5 mittels der Hydraulikzylinder H21, H22 ... H2n um eine zweite Teilpressweglänge L2 erfolgt. Die Summe aus erster Teilpressweglänge L1 und zweiter Teilpressweglänge L2 entspricht der gesamten Pressweglänge Lges.
  • Hierbei besteht das bereits eingangs beschriebene Problem, dass sich während des Vorschiebens der Pressplatte 5 mittels der Hydraulikzylinder H11, H12 ... H1n; H21, H22 ... H2n; H3 die räumliche Ausrichtung der Pressplatte 5 in Bezug auf die Pressrichtung P, insbesondere ihre Ausrichtung zu den betreffenden Abschnitten der Innenflächen des Presskanals 3, ändern kann, was zum einen eine Verklemmung der Pressplatte 5 im Presskanal 3 und damit eine Betriebsstörung der Ballenpresse 1 zur Folge hätte. Der Grund dafür liegt, wie bereits beschrieben, in den inhomogenen Festigkeitseigenschaften des zu verpressenden Materials M, wodurch der Pressplatte 5 Gegenkräfte entgegen wirken, die zeitlich und - bezogen auf die Pressfläche 6 - örtlich variieren.
  • Um den im Stand der Technik bisher zwecks Stabilisierung der Pressplattenausrichtung im Presskanal 3 bisher üblichen hohen Aufwand für mechanischen Führungen der Pressplatte 5 und/oder der Zwischenplatte 9 zu vermeiden oder zumindest zu verringern, ist nach einem Aspekt der Erfindung ein Kontroll- und Regelsystem vorgesehen, mit einer Distanz-Messeinrichtung 30 zur sequentiellen Messung der Ist-Abstände zwischen mindestens drei kollinearen Messpunkten 31, 32, 33 auf der Pressfläche 6 bzw. der sich verschiebenden Pressplatte 5 und gestellfesten Referenzpunkten 35, 36, 37, die Teil einer Referenzfläche sind und so die Sollausrichtung der Pressfläche definieren. Eine beispielhafte Anordnung dieser Messpunkte 31, 32, 33 und Referenzpunkte 35, 36, 37 an einer Ballenpresse nach der Erfindung ist in den Figuren 6 gezeigt. Wegen der Übersichtlichkeit in dieser Figur 6 wurden nur die Bezugszeichen 31 und 37 eingetragen. Die Lage der weiteren Messpunkte und Referenzpunkte ist zwar in dieser Figur erkennbar, die zugehörigen Bezugsziffern 32, 33 und 36, 37 sind dann in der Figur 12 angetragen.
  • Weiterhin sind eine Messergebnis-Auswertung zur Ermittlung von Abweichungen der Ist-Abstände von vorgegebenen Soll-Abständen in einer Auswerteeinheit 34 und eine mit den Antriebsaggregaten A1, A2, A3, A4 über Signalleitungen 41, 42, 43, 44 verbundene Steuerschaltung zur Variation der Antriebsleistung zwecks Ausgleichs von Differenzen zwischen Ist- und Soll-Abständen mittels der Hydraulikzylinder in Echtzeit vorgesehen, was schematisch in der Figur 12 gezeigt ist. Die Referenzpunkte 35, 36, 37 sind mittels je einer Signalleitung 38, 39, 40 mit der Auswerteeinheit 34 verbunden.
  • Die Messung der Abstände zwischen den Mess- und den Referenzpunkten erfolgt bevorzugt optisch durch Laufzeitmessung, Lasertriangulation oder Auswertung der Phasenlage reflektierter Laserstrahlung.
  • Vorteilhaft ist jedem der Hydraulikzylinder H11, H12 ... H1n bzw. H21, H22 ... H2n ein gesondertes Antriebsaggregat A1, A2 ... An zur separaten Ansteuerung zugeordnet (vgl. Fig. 11). Jedes der Antriebsaggregate A1, A2 ... An weist eine Hydraulikpumpe (ohne Bezugszeichen) sowie vorzugsweise einen Frequenzumrichter (ohne Bezugszeichen) auf. Verursachen die während des Pressvorgangs differenziert auf die Pressplatte 5 einwirkenden Gegenkräften Abweichungen der Messergebnisse von den vorgegebenen Sollwerten, werden diese Abweichungen ausgeglichen, indem durch Ansteuerung des jeweiligen Antriebsaggregates A1, A2 ... An eine Änderung der Antriebsleistung z.B. durch Änderung des Druckes oder Volumenstromes in dem entsprechenden Hydraulikkreislauf veranlasst wird zwecks Ausregelung der Differenzen in Echtzeit, so dass die Ausrichtung der Pressplatte 5 relativ zur Pressrichtung P und bezüglich den betreffenden Abschnitten der Innenflächen des Presskanals 3 erhalten bleibt.
  • In der Fig. 4 geht der Blick des Betrachters von der Rückwand 8 der Ballenpresse 11 bzw. 12 nach Fig. 2 bzw. Fig. 3 aus auf die Pressplatte 5 und auf die entgegengesetzt zur Pressrichtung P dahinter, in der Figur davor liegenden Zwischenplatte 9.
  • Anhand einer schematischen Schnitt-Darstellung ist hier symbolisch die Anzahl und Ankopplung, insbesondere die räumliche Lage der Kolbenstangen K11, K12, K13, K14 von beispielhaft vier Hydraulikzylindern H11, H12, H13 und H14 der ersten Gruppe H1 und der Kolbenstangen K21, K22, K23 von beispielhaft drei Hydraulikzylindern H21, H22 und H23 der zweiten Gruppe H2 gezeigt. Eine zentrisch angeordnete Kolbenstange K3 eines einzelnen Hydraulikzylinders H3 ist zum Ausschieben der fertig gepressten Ballen in verlängerter Pressrichtung P aus dem Presskanal 3 heraus vorgesehen. Der Hydraulikzylinder H3 ist an der Pressplatte 5 befestigt und in der Zwischenplatte 9 ist eine Ausnehmung 13 vorgesehen, durch welche der Hydraulikzylinder H3 zeitweilig hindurchreicht (vgl. Fig. 3 oder Fig. 6 bis 9).
  • Fig. 5 zeigt wie bereits Fig. 2 einen Blick in das Innere des seitlich geöffnet perspektivisch dargestellten Pressengehäuses 2 einer horizontal arbeitenden Ballenpresse 1, hier einer Kanalballenpresse 11. Während aus Fig. 2 die Ausgangsposition der Pressplatte 5 zu Beginn des Pressvorgangs erkennbar ist, veranschaulicht Fig. 5 die Konstellation die sich ergibt, nachdem die Kolbenstangen K11, K12, K13, K14 der Hydraulikzylinder H11, H12, H13, H14 der ersten Gruppe H1 ausgefahren sind und die Zwischenplatte 9 gemeinsam mit der Pressplatte 5 über die erste Teilpressweglänge L1 hinweg in die dargestellte Position vorgeschoben wurde, wobei das sich im Presskanal 3 befindende Material in dem sich verkleinernden Volumen des Presskanals 3 vorverdichtet worden ist, vgl. hierzu Fig. 6.
  • Während des Vorschubes wurde mittels des oben beschriebenen Kontroll- und Regelsystems dafür gesorgt, dass Vorschubdifferenzen der parallel geschalteten Hydraulikzylinder H11, H12, H13, H14 durch Variation der einzelnen Antriebsleistungen ausgeregelt wurden, so dass die Ausrichtung der Zwischenplatte 9 wie auch der Pressplatte 5 relativ zur Pressrichtung P und zu den Innenflächen des Presskanals 3 während der Verschiebung über die Teilpressweglänge L1 hinweg konstant geblieben ist.
  • Die Zwischenplatte 9 ist in der dargestellten Position nach Vorschub um die erste Teilpressweglänge L1 fixiert, beispielsweise durch Andruck an Anschlagelemente (nicht dargestellt) oder mittels sogenannter und bekannter hydraulischer Verriegelung der betreffenden Hydraulikzylinder.
  • Aus Fig. 6 ist die vorbeschriebene Konstellation anhand einer nichtperspektivischen offenen Seitenansicht an einer Presskasten-Ballenpresse 12 dargestellt. Wie hier ersichtlich, ist die Zwischenplatte 9 gemeinsam mit der Pressplatte 5 über die erste Teilpressweglänge L1 hinweg in die gezeigte Position vorgeschoben worden, wobei das im Presskanal 3 befindliche Material "M" zwar vorverdichtet, jedoch noch nicht zu einem fertigen Ballen verpresst worden ist.
  • Wie bereits Fig. 2 und Fig. 5, so zeigt Fig. 7 ebenfalls in einer perspektivischen Darstellung einen Blick in das Innere des seitlich geöffnet Pressengehäuses 2 - hier einer Kanalballenpresse 11 -, wobei hier jedoch die Kolbenstangen K21, K22, K23 der Hydraulikzylinder H21, H22, H23 der zweiten Gruppe ausgefahren sind und die Pressplatte 5 über die zweite Teilpressweglänge L2 hinweg in die gezeigte Position, die Pressendstellung, vorgeschoben wurde, während die Zwischenplatte 9 in ihrer fixierten Position gemäß Fig. 5 und Fig. 6 verblieben ist. Dabei wurde das sich im Presskanal 3 befindende Material "M" aufgrund des sich verkleinernden Volumens des Presskanals 3 zu einem fertigen Ballen "B" (in Fig. 7 nicht dargestellt) zusammengepresst.
  • Auch während dieses Vorschubes hat das erfindungsgemäß vorgesehene Kontroll- und Regelsystem dafür gesorgt, dass Vorschubwegdifferenzen der parallel geschalteten Hydraulikzylinder H21, H22, H23 ausgeregelt wurden, so dass die Ausrichtung der Pressplatte 5 relativ zur Pressrichtung P und zu den Innenflächen des Presskanals 3 während ihrer Verschiebung über die zweite Teilpressweglänge L2 hinweg konstant geblieben ist.
  • Aus Fig. 8 ist die anhand Fig. 7 beschriebene Konstellation in einer nichtperspektivischen Seitenansicht, hier bei einer Presskasten-Ballenpresse 12, dargestellt. Wie ersichtlich, ist die Pressplatte 5 über die zweite Teilpressweglänge L2 hinweg in die gezeigte Position, die Pressendstellung, vorgeschoben worden, wobei das im Presskanal 3 vorhandene Material "M" zu einem fertigen Ballen "B" gepresst worden ist. Die Zwischenplatte 9 ist bei diesem Prozessschritt in ihrer fixierten Position gemäß Fig. 5 und Fig. 6 verblieben.
  • Einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ballenpresse 1 entsprechend ist zusätzlich zu den vier Hydraulikzylindern H11, H12, H13, H14 der ersten Gruppe und den drei Hydraulikzylindern H21, H22, H23 der zweiten Gruppe, vorzugsweise bei ihrer Verwendung in einer Presskasten-Ballenpresse 12, ein weiterer Hydraulikzylinder H3 vorhanden, der zum Ausschieben des fertig gepressten Ballens aus dem Presskanal 3 heraus vorgesehen ist. Der Hydraulikzylinder H3 ist mit seinem Gehäuse gestellfest mit der Pressplatte 5 verbunden, während seine Kolbenstange K3 durch die Pressplatte 5 hindurchgeführt ist. In der hier dargestellten Konstellation ist die Kolbenstange K3 noch nicht ausgefahren, wodurch sich der Ballen noch innerhalb des Presskanals 3 unmittelbar vor der Pressplatte 5 befindet.
  • Dagegen zeigt Fig. 9 die Situation mit ausgefahrener Kolbenstange K3 bei Verwendung in einer Kanalballenpresse 11. Und zwar ist die Kolbenstange K3 soweit ausgefahren, dass der Ballen aus dem Presskanal 3 ausgeschoben werden kann. Dies ist bei einer Kanalballenpresse 11 nur notwendig, wenn ihr Presskanal 3, z.B. wegen Wartungsarbeiten, frei, also leer sein muss.
  • In Fig. 10 ist die anhand Fig. 8 beschriebene Konstellation in einer nichtperspektivischen Seitenansicht bei einer Presskasten-Ballenpresse 12 dargestellt.
  • Ein Arbeitszyklus der Ballenpresse, welcher aus mehreren Presshüben zwecks Verdichtung des Materials M bestehen kann, wird nach dem Fertigpressen eines Ballens "B" und dessen Umschnürung und Ausstoß abgeschlossen, indem die Kolbenstangen K11, K12, K13, K14 der Hydraulikzylinder H11, H12, H13, H14 der ersten Gruppe, die Kolbenstangen K21, K22, K23 der Hydraulikzylinder H21, H22, H23 der zweiten Gruppe und die Kolbenstange K3 des Hydraulikzylinders H3 wieder eingefahren und so die Kolbenstange K3, die Zwischenplatte 9 sowie die Pressplatte 5 in ihre Ausgangspositionen zurück geführt werden.
  • Während die Hydraulikzylinder H11, H12, H13, H14 und H21, H22, H23, H3 zum Ausfahren der Kolbenstangen K11, K12, K13, K14 und K21, K22, K23 und K3 entsprechend der Arbeitsschritte nach Fig. 1 bis Fig. 10 gruppenweise nacheinander angesteuert werden, kann das Einfahren der Kolbenstangen K11, K12, K13, K14, K21, K22, K23, K3 optional entweder zeitlich nacheinander oder zeitgleich vorgesehen sein.
  • Am Beispiel eines Hydraulikschaltplanes zeigt Fig. 11 eine erfindungsgemäße Einzelansteuerung der Hydraulikzylinder H11, H12, H13, H14 bzw. H21, H22, H23 sowie von H3 mittels vier Antriebsaggregaten A1 bis A4. Wie aus Fig. 11 ersichtlich, ist dem Hydraulikzylinder H11 und dem Hydraulikzylinder H21 ein Antriebsaggregat A1 zugeordnet, dem Hydraulikzylinder H12 und dem Hydraulikzylinder H22 ein Antriebsaggregat A2 zugeordnet, dem Hydraulikzylinder H13 und dem Hydraulikzylinder H23 ein Antriebsaggregat A3 zugeordnet und dem Hydraulikzylinder H14 und dem Hydraulikzylinder H3 ein Antriebsaggregat A4 zugeordnet. In den Hydraulikleitungen zwischen den Antriebsaggregaten A1 ... A4 und den jeweils zugeordneten Hydraulikzylindern H11...H14; H21...H23; H3 sind 4/3-Wegeventile V11,V21; V12,V22; V13,V23; V14,V3 mit Sperrmittelstellung und zwei Durchflusswegen zur wechselweisen Beaufschlagung der Hydraulikzylinder angeordnet.
  • Somit ist jeder der Hydraulikzylinder H11...H14; H21...H23; H3 von einem gesondert zugeordneten Antriebsaggregat A1 ... A4 separat und individuell ansteuerbar. Die Antriebsaggregate A1 ... A4, und vorzugsweise auch die 4/3-Wegeventile V11,V21; V12,V22; V13,V23; V14,V3, sind z.B. in einem Hydraulikmodul 45 platziert, welcher bevorzugt an dem Gehäuse 2 angeordnet ist.
  • Abschließend wird darauf hingewiesen, dass Begriffe wie "oben", "unten", "links" und "rechts" in der Beschreibung sich nur auf die betreffenden Figuren beziehen und somit von der Realität abweichen können. Auch können die Proportionen in der Realität abweichend zu den Figuren sein. Ferner sind die Figuren keine exakten technischen Zeichnungen, sondern sollen lediglich den Charakter der Erfindung zeigen. Bezüglich der Bezugszeichen wird angemerkt, dass gleiche Nummern in den verschiedenen Figuren auch immer gleiche Bauteile bezeichnen und jeweils die gleiche Bedeutung haben, auch wenn sie in der Beschreibung der Ausführungen nicht zu jeder Figur ausdrücklich genannt werden. Die Bedeutung von in der Beschreibung nicht erwähnten Bezugszeichen ergibt sich aus der Bezugszeichenliste insgesamt und/oder aus der Offenbarung in den Figuren.
  • Die Erfindung umfasst insbesondere auch Varianten, die durch Kombination von in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung beschriebenen Merkmalen bzw. Elementen gebildet werden können. So kann nach einer in den Figuren nicht enthaltenen Ausführungsvariante, die Messung der Abstände zwischen den Mess- und den Referenzpunkten statt mit optischen Mitteln mit mechanisch oder akustisch wirkenden Mitteln erfolgen, z. B. mit Seilzugsensoren. Seilzugsensoren, die auch Seillängengeber genannt werden, sind kompakte Sensoren und zudem preiswert. Mit ihnen kann präzise die Position oder Positionsänderung von Objekten ermittelt werden. Kernbestandteile eines Seilzugsensors sind ein Sensorelement (z.B. Potentiometer oder Encoder) und ein Präzisionsmessseil. Mit dem Sensorelement wird die Wegänderung in ein proportionales elektrisches Signal gewandelt. Seilzuggeber sind sehr wartungsfrei, zuverlässig und besonders schnell und einfach zu montieren.
  • In der Beschreibung wurde schon die nach der Erfindung in jeder der beiden Gruppen von Hydraulikzylindern vorgesehene Mindestanzahl von Hydraulikzylindern genannt; auch mögliche und vorteilhafte weitere Ausführungsbeispiele für deren jeweilige Anzahl. Entsprechend den für eine derartige Ballenpresse vorgesehenen Parametern, wie z.B. die maximale Presskraft oder die Beschaffenheit des zu pressenden Abfallmaterials oder die Größe des Gehäuses der Ballenpresse oder die maximale Größe/Gewicht des hergestellten Ballens aus Abfallmaterial, kann in Anwendung der Erfindung die Anzahl der in der ersten Gruppe und in der zweiten Gruppe von Hydraulikzylindern angeordneten von dem bereits genannten Ausführungsbeispielen abweichen. Nach einer solchen weiteren Ausführungsvariante enthält die erste Gruppe von Hydraulikzylindern drei parallel geschaltete Hydraulikzylinder und die zweite Gruppe von Hydraulikzylindern fünf parallel geschaltete Hydraulikzylinder; weitere Varianten bezüglich der Anzahl der Hydraulikzylinder in den einzelnen Gruppen sind möglich.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Ballenpresse (horizontaler Bauart)
    2
    Pressengehäuse
    3
    Presskanal
    4
    Einfüllöffnung
    5
    Pressplatte
    6
    Pressfläche
    7
    Raum
    8
    Wandung (Rückwand; Stützfläche)
    9
    Zwischenplatte
    10
    Tür (Gegenplatte, Gegenlager)
    11
    Kanalballenpresse (Ballenpresse horizontaler Bauart)
    12
    Presskasten-Ballenpresse (Ballenpresse horizontaler Bauart)
    30
    Distanz-Messeinrichtung (z.B. für Laufzeitmessung, optisch)
    31, 32, 33
    Messpunkte (kollinear)
    34
    Auswerteeinheit (vorzugsweise im Steuerungsmodul)
    35, 36, 37
    Referenzpunkte (gestellfest)
    38, 39, 40
    Signalleitungen (von Pos. 35, 36, 37 zu Pos. 34)
    41, 42, 43, 44
    Signalleitungen (von Pos. 34 zu Pos.A1, A2, A3 bzw. A4)
    45
    Hydraulikmodul
    A1...A4
    Antriebsaggregate
    B
    Ballen (in Pos. 11 oder 12 aus dem Material M gepresster Ballen)
    H1, H2
    Gruppen (von Hydraulikzylinder H11...H14 bzw. H21...H23)
    H11...H14
    Hydraulikzylinder
    H21...H23
    Hydraulikzylinder
    H3
    Hydraulikzylinder
    K11...K14
    Kolbenstangen
    K21...K23
    Kolbenstangen
    K3
    Kolbenstange
    L1
    erste Teilpressweglänge
    L2
    zweite Teilpressweglänge
    Lges
    Pressweglänge gesamt
    M
    Material
    P
    Pressrichtung
    V11...V14
    Wegeventile
    V21...V23
    Wegeventile
    V3
    Wegeventil

Claims (9)

  1. Ballenpresse (1; 11; 12) zum Verpressen von losem Material (M), vorzugsweise von komprimierbarem Material, umfassend:
    - einen Presskanal (3) mit einer Einfüllöffnung (4) für das lose Material (M),
    - eine im Presskanal (3) über eine vorgegebene Pressweglänge (Lges) hinweg verschiebbar angeordnete Pressplatte (5), die eine in Kontakt mit dem zu verpressenden Material stehende Pressfläche (6) aufweist, sowie
    - mehrere, mit elektro-hydraulischen Antriebsaggregaten gekoppelte Hydraulikzylinder (H11...Hn; H21...Hn),
    - zur Erzeugung einer Presskraft,
    - zum Vorschieben der Pressplatte (5) über die vorgegebene Pressweglänge (Lges) hinweg zwecks Einleitung der Presskraft in das eingefüllte Material (M), und
    - zur Rückführung der Pressplatte (5) in eine Ausgangsposition,
    gekennzeichnet durch
    ein Kontroll- und Regelsystem, ausgebildet zur Kontrolle und Konstanthaltung der räumlichen Ausrichtung der Pressfläche (6) während des Vorschiebens der Pressplatte (5) über die gesamte Pressweglänge (Lges) hinweg.
  2. Ballenpresse (1; 11; 12) nach Anspruch 1, bei der das Kontroll- und Regelsystem umfasst
    - eine Distanz-Messeinrichtung (30) zur sequentiellen Messung der Ist-Abstände von mindestens drei kollinearen Messpunkten (31, 32, 33) auf der sich verschiebenden Pressfläche (6) bzw. Pressplatte (5) von gestellfesten Referenzpunkten (35, 36, 37), die die Sollausrichtung der Pressfläche (6) definieren,
    - eine Messergebnis-Auswertung (34) zur Ermittlung von Abweichungen der Ist-Abstände von vorgegebenen Soll-Abständen, und
    - eine mit den Antriebsaggregaten (A1, A2, A3, A4) verbundene Steuerschaltung zur Variation der Antriebsleistung zwecks Ausgleichs von Differenzen zwischen Ist- und Soll-Abständen mittels der Hydraulikzylinder (H11, H12...Hn und H21, H22...Hn) in Echtzeit.
  3. Ballenpresse (1; 11; 12) nach Anspruch 2, bei der die Abstandsmessung zwischen den Mess- und den Referenzpunkten (31, 32, 33; 35, 36, 37)
    - optisch durch Laufzeitmessung, Lasertriangulation oder Auswertung der Phasenlage reflektierter Laserstrahlung,
    - mittels Potentiometer,
    - mit magnetischen Sensoren,
    - pneumatisch, oder
    - auf der Basis von Wirbelstrommessungen vorgesehen ist.
  4. Ballenpresse (1; 11; 12) nach Anspruch 1 mit einem Kontroll- und Regelsystem, bei dem die elektro-hydraulischen Antriebe und die zugeordneten Hydraulikzylinder zwecks Kompensation von Differenzen der auf die einzelnen Hydraulikzylinder (H11, H12...Hn und H21, H22...Hn) während des Verpressens einwirkenden Gegenkräfte
    - über ein Gleichlaufregelsystem und/oder
    - über ein Positionsregelsystem miteinander verknüpft sind, so dass
    - die Ausrichtung der Pressplatte (5) relativ zur Pressrichtung (P) während der Verschiebung über die gesamte Pressweglänge (Lges) hinweg konstant ist.
  5. Ballenpresse (1; 11; 12) nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei der
    - jedem Hydraulikzylinder (H11, H12...Hn und H21, H22...Hn) ein gesondertes Antriebsaggregat (A1,...A4) zugeordnet ist und jedes Antriebsaggregat (A1,...A4) eine Hydraulikpumpe und einen Frequenzumrichter aufweist,
    - die Hydraulikzylinder (H11, H12...Hn und H21, H22...Hn) gruppenweise parallel geschaltet sind,
    - eine erste Gruppe (H1) parallel geschalteter Hydraulikzylinder (H11, H12...Hn) zur Erzeugung der Presskraft und deren Übertragung auf eine verschiebbare Zwischenplatte (9) vorgesehen ist, wobei die Zwischenplatte (9) gemeinsam mit der Pressplatte (5) um eine erste Teilpressweglänge (L1) verschiebbar ist,
    - eine zweite Gruppe (H2) parallel geschalteter Hydraulikzylinder (H21, H22...Hn) zur Erzeugung der Presskraft und deren Übertragung auf die Pressplatte (5) vorgesehen ist, wobei die Pressplatte (5) relativ zur Zwischenplatte (9) um eine zweite Teilpressweglänge (L2) verschiebbar ist,
    - wobei gilt erste Teilpressweglänge (L1) plus zweite Teilpressweglänge (L2) gleich gesamte Pressweglänge (Lges), und
    - wobei die Zwischenplatte (9) bei Erreichen der ersten Teilpressweglänge (L1) fixiert ist.
  6. Ballenpresse (1; 11; 12) nach Anspruch 5,
    wobei
    - die Hydraulikzylinder (H11, H12...Hn) der ersten Gruppe (H1) die Zwischenplatte (9) und/oder die Pressplatte (5) entweder in Pressrichtung (P) ziehend oder in Pressrichtung (P) drückend angeordnet sind, und
    - die Hydraulikzylinder (H21, H22...Hn) der zweiten Gruppe (H2) entweder die Pressplatte (5) in Pressrichtung (P) ziehend oder in Pressrichtung (P) drückend angeordnet sind.
  7. Ballenpresse (1; 11; 12) nach Anspruch 6,
    wobei
    - die erste Gruppe (H1) vorzugsweise vier parallel geschaltete Hydraulikzylinder (H11...H14) umfasst,
    - die zweite Gruppe (H2) vorzugsweise drei parallel geschaltete Hydraulikzylinder (H21...H23) umfasst.
  8. Ballenpresse (1; 11; 12) nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei der ein weiterer, mit der Pressplatte (5) verbundener Hydraulikzylinder (H3) vorhanden ist, ausgebildet zum Ausschieben eines nach Erreichen der Pressweglänge (Lges) fertig gepressten Ballens aus dem Presskanal (3) heraus.
  9. Ballenpresse (1; 11; 12) nach Anspruch 8,
    bei der
    - jeweils einem von drei Hydraulikzylindern (H11...H13) der ersten Gruppe (H1) und einem der drei Hydraulikzylinder (H21...H23) der zweiten Gruppe (H2) gemeinsam ein Antriebsaggregat (A1...A3) zugeordnet ist, und
    - dem vierten Hydraulikzylinder (H14) der ersten Gruppe (H1) und dem zum Ausschieben des Ballens vorgesehenen Hydraulikzylinder (H3) ein gemeinsames Antriebsaggregat (A4) zugeordnet ist,
    - wobei in der Hydraulikleitung zwischen jedem der Antriebsaggregate (A1...A4) und den jeweils zugeordneten Hydraulikzylindern (H11...H14; H21...H23; H3) ein 4/3-Wegeventil (V11, V21; V12, V22; V13, V23; V14, V3) mit Sperrmittelstellung und zwei Durchflusswegen zur wechselweisen Beaufschlagung der Hydraulikzylinder angeordnet ist.
    - hierzu 11 Blatt Zeichnungen mit 12 Figuren -
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