DE2306566A1

DE2306566A1 - Antrieb mit hydraulischer gleichlaufsteuerung fuer schmiedemaschinen

Info

Publication number: DE2306566A1
Application number: DE2306566A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Guse; Hans-Joachim Pahnke
Original assignee: Maschinenfabrik Sack GmbH
Current assignee: Maschinenfabrik Sack GmbH
Priority date: 1973-02-10
Filing date: 1973-02-10
Publication date: 1974-08-15
Also published as: GB1416843A; IT1006283B; DE2306566C2; ATA77374A; BE810687A; US3916667A; AT331093B

Description

Maschinenfabrik Sack 4 Düsseldorf, den 2. Feb. 1973

_ . „ Wahler Str. 2-8

CiHlDli

Antrieb mit hydraulischer Gleichlaufsteuerung für Schmiedemaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb mit hydraulischer Gleichlaufsteuerung für Schmiedemaschinen mit meheren, den das strangförmige Werkstück umgebenden und den Werkstückquerschnitt durch seitlichen Druck reduzierenden Schmiedesätteln zugeordneten Arbeitszylindern, deren Kolben unter der Wirkung einer im wesentlichen konstanten Rückzugkraft stehen und die je mit einem Druckzylinder verbunden sind, deren Kolben mechanisch mit einem sie gemeinsam periodisch ein- und ausfahrenden Antriebsaggregat gekuppelt sind, durch das mit sich zwischen den Arbeitszylindern und den Druckzylindern erstreckenden Verbindungsleitungen in Verbindung stehenden Ventile steuerbar sind.

Bei einem älteren Vorschlag der Anmelderin gemäß der deutschen Patentanmeldung P 19 17 511.2-14 ( Patent )

werden die Ventile gemeinsam vom Antriebsaggregat in der Weise gesteuert, daß die normalerweise geschlossen gehaltenen Ventile bei einer entsprechenden Stellung des Antriebsaggregats gleichzeitig in ihre Offenstellung gelangen, so daß eine freie Verbindung zwischen den Arbeitszylindern der Schmiedesättel und dem Flüssigkeitstank entsteht. Auf diese Weise erhält man einen drucklosen Druckmittelumlauf, so daß das Arbeitsspiel sämtlicher Arbeite- kolben der Schmiedesättel gleichzeitig jederzeit willkürlich unterbrochen werden kann.

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Es hat sich nun gezeigt, daß eine solche Schmiedemaschine noch nicht allen auftretenden Anforderungen in der Praxis voll gerecht wird. Es kommen nämlich häufig Schmiedearbeiten vor, bei denen nicht sämtliche Schmiedesättel gleichzeitig zum Einsatz komssen müssen, sondern paarweise nacheinander. So ist es mitunter wünschenswert, mit jeweils zwei gegenüberliegenden Werkzeugen nacheinander einen Preßvorgang durchzuführen, demit sich das Material während des Preßvorgangs jeweils frei ausbreiten kann. Bei solchen Schmiedearbeiten wird oft auch eine Möglichkeit zur Veränderung des eingestellten Hubes der Arbeitszylinder sowie der Hubzahl je Zeiteinheit angestrebt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb mit hydraulischer Gleichlaufsteuerung für eine Schmiedemaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine wahlweise den jeweils gegebenen Verhältnissen anzupassende Einsatzmoglichkeit hinsichtlich des Antriebes der einzelenen Arbeitskolben der Schmiedesätteln gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß die Ventile unabhängig voneinander in eine die Arbeitszylinder über die Verbindungsleitungen mit einem Flüssigkeitstank· verbindende Offenstellung steuerbar sind. FUr die Erfindung ist also wesentlich, daß die Ventile einzeln, also unabhängig voneinander in ihre Offenstellungen gebracht werden können, in der eine freie Verbindung zwischen dem jeweiligen Arbeitszylinder und dem Flüssigkeitstank besteht, so daß sich in der Verbindungsleitung kein Druck aufbauen kann, mithin der betreffende Arbeitszylinder bzw. Arbeitskolben nicht beaufschlagt wird. Eine derart beschaffene Schmiedemaschine kann daher besonderen beim Schmieden auftretenden Verhältnissen, insbesondere dem Nacheinanderschmieden gegenüberliegender Seitenpaare des Werkstücks in bestmöglicher Weise angepaßt werden.

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Durch die DT-AS 1 004 895 ist zwar bereits eine Maschine bekanntgeworden, bei der in den Verbindungeleitungen zwischen den Druckzylindern und den Arbeitszylindern der Schmiedesattel einzeln steuerbare Ventile vorgesehen sind. Es handelt sich hierbei jedoch nicht um eine Schmiedemaschine im Sinne des Anaeldungsgegenstandes, sondern um eine Maschine zum Freiformschmieden von Kesseln, dickwandigen Rohren oder ähnlichen schweren Hohlkörpern. Bei dieser !faschine ist neben einem aus zwei mehrstufigen Zylinder-Kolben-Einheiten bestehenden Antriebsaggregat zum eigentlichen Antrieb der Arbeitskolben der Schmiedesättel ein auf mechanischen Gleichlauf abgestellter zweiter Antriebsmechanismus erforderlich, der zum angänglichen Einstellen der genauen Lage der Schmiedesättel sowie zum Ausgleich von etwaigen Lexckverlusten dient. Mit diesem zweiten Antrieb ist eine Ausgleichvorrichtung verbunden, die mehrere in Zylindern verschiebbare Plunger aufweist, die über Verbindungsleitungen mit dem ersten Antriebsaggregat und mit den Arbeitszylindern in Verbindung steht. In diesen Verbindungsleitungen sitzen einerseits Rückschlagventile und in einer zum Flüssigkeitstank führenden Leitung eine entsprechende Anzahl Ansaugventile. Durch das Vorhandensein der Rückschlagventile und die Anordnung der Ansaugventile in der zum Flüssigkeitstank führenden Ablaufleitung sind die bekannten Ventile auch bei einer Einzelsteuerung nicht dazu geeignet, eine freie Verbindung zwischen den einzelnen Arbeitszylindern und dem Flüssigkeitstank herzustellen. Mittels der bekannten Vorrichtung ist es daher nicht möglich, einzelne Schmiedesättel wahlweise nacheinander zum Einsatz zu bringen.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung gelangen vorzuprogrammierende Ventile in Abhängigkeit der Stellung des Antriebsaggregats in ihre Offenstellung. Mittels

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einer solchen Antriebsauebildung ist es leicht möglich, nach den jeweils vorhandenen Arbeitsbedingungen die Ventile voreinzustellen, so daß diese in der voreingestellten, ausgewählten Weise bei Erreichen der bestimmen Stellung des Antriebsaggregats geöffnet werden und in diesen Leitungssträngen eine freie Verbindung ait dem Flüssigkeitstang hergestellt wird, mithin der an dem jeweiligen Flüssigkeitsstrang angeschlossene Arbeitszylinder ohne Druckbeaufschlagung bleibt, obwohl das Antriebsaggregat umlauf und damit die innerhalb der Druckzylinder verschiebbare Kolben weiterhin eine Pumpwirkung ausüben.

Zweckmäßig gelangen die jeweils ausgewählten Ventile dann in ihre Offenstellung, wenn das Antriebsaggregat sich in einer Totpunktlage, vorzugsweise in der rückwärtigen Totpunktlage befindet, in dieser Stellung des Antriebsaggregate befinden sich auch die Arbeitskolben und die Kolben der Druckzylinder in ihren hinteren Rückzugsstellungen. Auf diese Weise wird vermieden, daß die Arbeitskolben aus dem Gleichlauf kommen und durch die auf ihren Rückzugseiten wirkenden Rückzugkraft zu stark beschleunigt auf den Arbeitszylinder auftreffen. Für ein entsprechendes lagenabhängiges Öffnungskommando für die Umlaufvorrichtung sind in den Totpunktlagen des Antriebsaggregates angeordnete Endschalter geeignet, die mit den Ventilen beispielsweise elektrisch verbunden sind.

Außer der Auswahl bestimmter Schmiedesättel für ihren Einsatz zu einem bestimmten Zeitpunkt ist bei gewissen Schmiedearbeiten auch eine Änderung der Hublänge der Arbeitskolben erwünscht. Dies läßt sich in einfacher Weise durch jeden Druckzylinder von seinem zugehörigen Arbeitszylinder trennende und mit einem Druckspeicher verbindende Umschalt-

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ventile erreichen. Sofern die Druckzylinder aus abgestuften Zylinderteilen bestehen und jeweils einen entsprechenden Stufenkolben aufweisen, wobei in einen Zylinderteil eine das Umschaltventil aufweisende Umgehungsleitung einnündet, kann durch einfaches Umstellen des Umschaltventil die aus dem die Umgehungsleitung aufnehmenden Zylinderteil verdrängten Flüssigkeitsmenge an den Druckspeicher abgegeben werden, so daß diese Druckmittelmenge in den Arbeitszylinder η nicht wirksam werden kann. Auf diese Weise wird durch die verringerte, nur aus dem anderen Teil der Druckzylinder ausgeschobene Flüssigkeitstaengeein entsprechend geringer Hub des Arbeitskolben der Arbeitszylinder zurückgelegt. Sofern dann schließlich noch eine entsprechende Erhöhung der Drehzahl des Antriebsaggregats oder eine Übersetzungsänderung des damit verbundenen Schaltgetriebes durchgeführt wird, läßt sich eine Schmiedemaschine nach der Erfindung wahlweise mit bestimmten Schmiedesätteln, einer leicht zu ändernden Hublünge der Arbeitskolben und mit einer schnell änderbaren Hubzahl je Zeiteinheit zur Einsatz bringen, so daß für alle auftretenden Anforderungen beim Schmieden von langgestreckten Werkzeugen die jeweils bestmögliche Anpassung für Schmiedemaschine an die Arbeitsbedingungen vor genommen werden kann.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, wobei die jeweils um 90 ° versetzt zueinander angeordneten vier Schmiedesättel 1, 2, 3, und 4 das zu verformende Werkstück 5 umschließen. Die Schmiedesättel 1, 2, 3 und 4 sind unmittelbar an in hydraulischen Arbeitszylindern 6, 7, 8, und 9 verschieblich gelagerten Arbeitskolben 11, 12,13 und 14 befestigt. Die Arbeitszylinder 6, 7, 8, und 9 sind doppelwirkend ausgebildet, so daß sie jeweils eine Rückzugseite 15 und eine Druckseite 16 aufweisen. Durch Druckbeaufschlagung der Rückzugseiten 15 der

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Arbeitszylinder 6_f 7, 8 und 9 können die Arbeitskolben 11, 12, 13 und 14 nach jedem Schmieden** in ihre jeweilige Ausgangstage zurückgeholt werden. Zur Druckbeaufschlagung der Rückzugseiten 15 der Arbeitszylinder 6, 7, 8, 9, stehen die Rückzugseiten über Ztsstromleitungeß 17 mit einem Druckspeicher 18 in Verbindung, durch den im Hydraulikkreis der Rückzugseiten stets ein konstanter Druck aufrechterhalten wird.

Zur Beaufschlagung der Druckseite© 1© der Arbeitskolben 11, 12, 13 und 14 stehen diese über Verbindungsleitungen 19, 22 und 23 mit je einem Druckzylieder 24, 25, 26 und 27 in Verbindung. Im dargestellten Ausfüferungsbeispiel besitzen die Zylinder 24, 25, 26 und 27 iaa Durchmesser unterschiedliche Zylinderteile 28, 29, 31, 32, 33,. 34, 35, 36, in denen entsprechend ausgebildete Sttifem kolben mit einem vorderen, den im Durchmesser kleineren Zykinderteilen 28, 31 33 bzw. 35 angepaßten Kolbenteil 37, 38, 39 bzw. 41 sowie einen hinteren, im Durchmesser dickeren Kolbenteil 42, 43, 44 bzw. 45 geführt sind. An den Kolbenstangen der verschiebbar gelagerten Kolben 37 bis 45 greift ein Joch 46 an, das über eine Pleuelstange 47 mit einem Antriebsaggregat verbunden ist. Dieses besteht bei der dargestellten Schmiedemaschine aus einen einhübigen Kurbeltrieb 48, der über ein Getriebe 49 von einem Motor 51 angetrieben wird.

Ebenso ist es denkbar, anstelle der vier Stufenkolben mit den im Durchmesser unterschiedlichen Zylinderteilen 28, 31, 33, 35, 42, 43, 44 bz\r. 45, acht einzelne Zylinder mit ( in der Darstellung ist diese Möglichkeit nicht gezeichnet) einfachen Plungerkolben zu verwenden.

In Hohe der vorderen und hinteren Totpunktlage des Kurbeltriebes 48 sind seitlich neben dem Joch 46 Endschalter 52.

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53 angeordnet. Da die Ventile nur aa hinteren Uakehrpunkt geschlossen bzw. geöffnet «erden dürfen, genügte zur Erfassung des hinteren Uakehrpunktes an sich der Endschalter 53. Da jedoch die Forderung besteht, daß das Ventil ab hinteren Uakehrpunkt offnen auß und aa hinteren Uakehrpunkt geschlossen sein auß, sind kurz vor dea hinteren Uakehrpunkt zwei zueinander versetzte Signale notwendig. Diese Funktion überniaat der Endschalter 52. Wegen der hohen Schalthäufigkeit und der genauen Erfassung der Uakehrpunkte E£nd die Endschalter 52, 53 zweckaäßigerweise berührungslose Endschalter, die bei Stellung des Antriebsaggregates aa vorderen und aa hinteren Uakehrpunkt je ein elektrisches Signal geben. Zur Auf- und Zusteuerung der Ventile 54, 55, und 57 gelangen diese Signale (gestrichelt gezeichnet) verstärkt und direkt auf die Magnetspulen 58, 59, 61 und 62 der Ventile 54, 55, 56 und 57 die in als Ablaufleitungen ausgebildeten und nahe der Druckzylinder 24, 25, 26, und 27 von den Verbindungsleitungen 19, 21, 22 und 23 abzweigenden Steuerleitungen 63, 64, 65 bzw. 66 liegen, die über die Ventile 54, 55, 56 und 57 und je eine Ablaufleitung 67, 68, 69 bzw. 71 alt einea Flüssigkeitstank 72 in Verbindung gebracht werden können.

Von den hinteren, ia Durchaesser größeren Zylinderteilen 29, 32, 34 und 36 geht jeweils eine Uagehungsleitung 73, 74, bzw. 76 ab, in denen jeweils ein Uaschaltventil 77, 78, bzw. 81 liegt. Diese UaschaItventile können, wie in der Zeichnung dargestellt, so eingestellt werden, daß eine Verbindung zwischen jeder Uagehungsleitung und den Verbindungsleitungen 19, 21, 22 und 23 besteht;sie können aber auch so verstellt werden, daß die Uagehungsleitungen 73,74, 75 und 76 alt einer geaeinsaaen Zuführleitung 82 eines Druckspechers 83 in Verbindung gelangen.

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Bel Inbetriebnahme der Schmiedemaschine «erden durch den Kurbeltrieb 48 und die Pleuelstange 47 das Joch 46 und damit die Kolben in den Druckzylindern 24, 25, 26, und 27 gleichmäßig nach links bewegt. Da normalerweise die Ventile 54, 55, 56 und 57 geschlossen sind, wird die aus den Druckzylindern 24, 25, 26, und 27 abgeschobene Flüssigkeit Ober die Verbindungsleitungen 19, 21, 22 und 23 in die jeweils zugehörigen Arbeitszylinder 6, 7, 8, und 9 verdrängt. Dadurch werden über die druckbeaufschlagten Arbeitskolben

11, 12, 13 und 14 die Schmiedesattel 1, 2, 3und 4 nach innen bewegt, so daß das mit Hilfe von nicht dargestellten Manipulatiren schrittweise senkrecht zur Zeichenebene durch die Maschine geschobene Werkstück 5 allseitig im Querschnitt verringert werden kann.

Nach erfolgtem Schmiedehub beginnt der Kurbeltrieb 48 seinen Rückzughub, so daß auch die Kolben in den Druckzylinder η 24, 25, 26, und 27 wieder nach rechts zurückgezogen werden, Dadurch verringert sich der in den Druckzylindern 24, 25, 26 und 27 sowie den Verbindungsleitungen 19, 2I₇ 22 und 23 herrschende Flüssigkeitsdruck, so daß die Arbeitskolben 11,

12, 13 und 14 durch die Druckkraft des Druckspeichers 18 zurückbewegt werden.

Das gleichmäßige Beaufschlagen sämtlicher Arbeitszylinder 6, 7, 8 und 9 erfolgt nur dann, wenn die Ventile 54, 55, 56, 57 in den Steuerleitungen 63, 64, 65 und 66 geschlossen sind. Sind die Ventile 54, 55, 56 und 57 geöffnet, so kann sich trotz weiterlaufendem Kurbeltrieb und damit einer Punpwirkung in den Druckzylindern 24, 25, 26 und 27 dennoch in den Verbindungsleitungen 19, 21, 22 und 23 kein Druck aufbauen und damit kein Antrieb der Arbeitskolben 11, 12, 13 und 14 der Arbeitszylinder 6, 7, 8, und 9 erzielt werden, da die Druckseiten 16 der Arbeitszylinder über die Verbindungsleitungen 19, 21, 22 und 23 und die offenen Ventile 54, 55, 56 und 57 mit dem Flüssigkeitstank 72 in freier Verbin-

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duqg stehen. In diesem Fall pendelt dann das geförderte Druckmittel zwischen den Druckzylindern 24, 25, und 27 und dem Flüssigkeitstank 72 hin und her.

Sollen für bestimmte Schmiedezwecke nur jeweils zwei gegenüberliegende Schmiedesattel gleichzeitig arbeiten, hingegen die beiden anderen gegenüberliegenden Schmiedesattel stillstehen, so kann man durch eine geeignete, an sich bekannte Ausbildung der Ventilsteuerung unter Zuhilfenahme der Endschalter 52, 53 die Ventile 54 und 57 bzw. 56 derart periodisch offnen und schließen, daß jeweils wechselweise die Schmiedesattel 1, 3 und 2, 4 mit Druck beaufschlagt werden. Dies geschieht beispielsweise in der Weise, daß bein ersten Durchgang des Jochs 46 durch den Totpunkt nur die Ventile und 57 geschlossen werden, so daß nur die Arbeitskolben 11 und

13 der Arbeitszylinder 6 und S einen Arbeitshub ausführen, die beiden anderen gegenüberliegenden Arbeitskolben aber stillstehen. Beim nächsten Umlauf des Kurbeltriebes 43 werden dann die Ventile 54 und 57 wieder geöffnet und dafür die Ventile 55 und 56 geschlossen, so daß nunmehr die Kolben 12 und 14 der anderen Arbeitszylinder 7 und 9 einen Arbeltshub vollführen. Diese Arbeitsweise gemäß der Erfindung kann beliebig wiederholt und unter Umständen sogar so stark variiert werden, daß stets nur ein Arbeitszylinder zum Einsatz kommt.

Soll nun neben einer bestimmten Arbeitsfolge der Schmiedesättel auch noch der Hub der Arbeitskolben 11, 12, 13 und

14 variiert werden, so kann dies mit Hilfe der Uaschaltventile 77, 78, 79, und 81 geschehen. Während normalerweise, d.h. bei einer Verbindung der Umgehungsleitungen 73, 74, 75 und 76 mit den Verbindungsleitungen 19, 21, 22 und 23 sowohl die aus den hinteren als auch vorderen Zylinderteilen der Druckzylinder 24, 25, 26 und 27 verdrängte Flüssigkeitsmenge jeweils in die Druckseite 16 der einzelnenä Arbeitszylinder 6, 7, 8 und 9 gelangt, wird bei einer entsprechenden Umstellund der Umschaltventile 77, 78, 79 und 81 d.h. einer Verbindung der Umgehungsleitungen 73, 74, 75

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und 76 rait der Zuführleitung 82 <feg Drucfespgicfeesrs 83 die jeweilige Flüssigkeitseenge aus den hinteren Zyiiaderteilen 29_s 32, 34 und 36 über die Ua^ehungßleittiisgen 73, 74„ 75 und 76 und die Zuführleitung 82 in den Bruelsspreiciier 83 eingeleitet, so daß dann nur nocfe al® BrissfasJLttelsienge aus des vorderen Zylinder teile» 28 _s 31, 33 uisd 33 über die Verbindungsleitungen 19, 21, 22 und 23 in dea Ärbeitsaylißdern 6„ 7, 8 und 9 virksam wird, was eine verringerte Hufclänge der Arbeitskolben 11, 12, 13 und 14 zur Folge hat, Zusätzlicb. zu einer derartigen Steuerung der Hublänge fcssa schließlich noch die Drehzahl des Kurbeltriebes 48 dorclü eine Ustordrehzahlerhohung oder Umschaltung des Schaltgetriebes 49 variiert werden, so daß die SchBiedeaaschine nit ©iasr hohen Ilubaaiil bei verkürztes Arbeitshub eingesetzt werden kann, wie das beispielsweise für Schlictttarbeitsgänge notwendig ist.

ί -

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Claims

Maschinenfabrik Sack 4 Düsseldorf, den 2. Feb. 1973

GmbH »j Wahler Str. 2-8

Patentansprüche

Antrieb gilt hydraulischer Gleichlaufsteuerung für Schmiedemaschinen »it mehreren, den das strangformige Werkstück ua gebenden und den Werkstückquerschnitt durch seitlichen Druck reduzierenden Schmiedesattel zugeordneten Arbeitszylindern, deren Kolben unter der Wirkung einer im wesentlichen konstanten Rückzugskraft stehen und die je mit einem Druckzylinder verbunden sind, deren Kolben mechanisch mit einen sie gemeinsam periodisch ein- und ausfahrenden Antriebsaggregat gekuppelt sind, durch das mit sich zwischen den Arbeitszylindern und den Druckzylinderη erstreckenden Verbindungsleitungen in Verbindung stehenden Ventile steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, JaS die "ventile (54, 55, 56, 57) unabhängig voneinander in eine die Arbeitszylinder (6, 7, 8, 9) über die Verbindungsleitungen f19, 21, 22, 23) mit einem Flüssigkeitstank (72) verbindende Offenstellung steuerbar sind.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzuprogrammierenden Ventile (54, 55, 56, 57) in Abhängigkeit der Stellung des Antriebsaggregats (48) in ihre Offenstellung gelangen.
3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewählten Ventile (54, 55, 56, 57) in ihre Offenstellung gelangen, wenn das Antriebsaggregat (48) sich in einer Totpunktlage, vorzugsweise in der rückwärtigen Totpunktlage befindet.

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4. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch in den Totpunktlagen des Antriebsaggregate (48) angeordneten Endschalter (52, 53), die «it den Ventilen (54, 55, 56, 57) elektrisch verbunden sind.
5. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch jeden Druckzylinder (24, 25, 26, 27) von seinem zugehörigen Arbeitszylinder (6, 7, 8, 9,) trennende und mit einem Druckspeicher (83) verbindende Umschaltventile (77, 78, 79, 81).
6. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durch je zwei Druckräume pre zu einem Arbeitszylinder führende Verbindungsleitung des Antriebsa&gregates in je eine Umgehungsleitung eines jeden parallelgeschalteten Paares von Druckräuraen ein Umschaltventil (76, 77, 78, 79) _zum wahlweisen Inaktivieren eines der Druckräume eines jeden Druckraumpaares zwischengeschaltet ist.

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