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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Hitzeschilder für
Rollgänge,
die z. B. zusammen mit Rollgängen
zur Versorgung der Fertigwalzstände
von Metallwarmwalzwerken verwendet werden können.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Beim Warmwalzen von Stahl in Platten-
bzw. Brammenform ist der Wärmeverlust
eines Transportbarrens, wenn dieser auf Rollen entlang eines Rollgangs
stromauf des Fertigwalzwerks bewegt wird, an seinen Seitenkanten
größer als
in der Mitte des Barrens. Es ist bekannt, dass elektrische Induktionsheizelemente
eingesetzt werden, um den erhöhten
Wärmeverlust
an den Kanten auszugleichen. Solche Heizelemente sind jedoch kostspielig
in ihrer Montage und Handhabung.
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Es ist zudem bekannt, um den Heißmaterialpfad
herum Hitzeschildplatten anzuordnen, um den Wärmeverlust zu verringern. Derartige
Hitzeschilder sind insbesondere dafür verwendet worden, um den Anfangs-End-Temperaturunterschied
entlang der Länge
eines Schiebebarrens zu reduzieren.
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Für
die Verringerung von querlaufenden Temperaturunterschieden mittels
Hitzeschildern wurde vorgeschlagen, die Hitzeschildplatten seitlich
verschiebbar anzuordnen (
EP 048503 ),
um einen Spalt in der Mitte des Heißmaterialpfads freizulassen,
so dass die Wärmestrahlungsrate
im Bereich des Steuerbereichs ansteigen kann, um sich der Strahlungsrate
an den Kanten anzunähern.
Normalerweise ist jedoch zu wenig Raum zur Verfügung, um dieses Verfahren wirksam
anwenden zu können.
Es ist ebenso nahegelegt worden, die oberen Platten beidseitig der
Mittellinie des Materialpfads zu neigen, um ein V-förmiges Profil
auszubilden. Doch auch bei diesem Verfahren ist aufgrund der beschränkten Platzverhältnisse
nur eine geringe Wirkung erzielbar.
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In der EP-198595 wird offenbart,
eine Gruppe oberer Platten aufzuhängen, die sich von Trägerrahmen
aus, die zum Freilegen der Platten angehoben werden können, über den
Heißmaterialpfad
erstrecken.
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Es wurde ebenso nahegelegt, die unteren Platten
unter dem Heißmaterialpfad
vom Pfad weg zu schwenken. Während
dies einen größeren Einfluss auf
den Temperaturunterschied über
die Breite der Unterfläche
des Transportbarrens haben kann, wird die gewünschte Wirkung auf der Oberfläche des
Barrens nur dann erzielt, wenn die Barrendicke nicht zu groß ist. Bei
einer Dicke von 25 mm oder mehr wird ein zunehmend größerer Temperaturunterschied
zwischen den einander gegenüberliegenden
Flächen des
Barrens auftreten, wenn die Hitze nur von einer Fläche frei
abstrahlen gelassen wird.
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In der Industrie geht der Trend jedoch
dahin, mittels bestehender Walzwerkanordnungen größere und
schwerere Fertigstahlbandringe herzustellen. Dies machte schwerere
und dickere Transportbarren erforderlich, und Barrendicken von 40–45 mm sind üblich, wobei
aber auch Dicken von 55 mm bekannt sind. Durch die größere Dicke
ist es nicht nur unmöglich,
die Temperaturverteilung über
die Dicke des Barrens mittels Steuerung des Wärmeverlusts von einer Fläche aus
zu bewirken, sondern es nehmen auch mögliche seitliche Temperaturunterschiede
aufgrund eines erhöhten
Rand-Wärmeverlusts
zu.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird eine Hitzeschildanordnung für
einen Rollgang bereitgestellt, wie in Anspruch 1 erläutert. Die äußeren Platten
können
von einer Hauptträgerstruktur
getragen sein, und die Mittelplatte einer Nebenträgerstruktur kann
relativ zur Hauptträgerstruktur
verschiebbar sein, um die Mittelplatte relativ zu den Außenplatten anzuheben.
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Durch die Erfindung kann selbst für dickere Transportbarren
ein einheitlicheres seitliches Temperaturprofil erhalten werden.
Es ist jedoch zu verstehen, dass, wenn die Rollplattendicken gering
genug sind, um eine ausreichende Steuerung der Temperaturverteilung
durch eine Regulierung des Wärmeverlusts
von einer Hauptfläche
der Heißplatte
aus zu erreichen, eine derartige Steuerung von der Oberfläche alleine
erfolgen kann.
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Vorzugsweise ist die Nebenträgerstruktur
auf der Hauptträgerstruktur
montiert. Wenn die Hitzeschildplatten über den Gang schnell angehoben
werden müssen,
um den Gang freizumachen, um z. B. eine Beschädigung durch einen verformten
Transportbarren zu verhindern, dann können alle Platten zusammen
durch einen Verschiebemechanismus für die Hauptträgerstruktur
angehoben werden. In einer alternativen Anordnung jedoch werden
die Außenplatten,
falls nötig,
durch einen Verschiebemechanismus angehoben, der über die
Nebenträgerstruktur einwirkt.
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In einer Hitzeschildanordnung gemäß der Erfindung,
bei der verschiebbare Mittelhitzeschildplatten sowohl über als
auch unter dem Heißmaterialpfad angeordnet
sind, werden Verschiebesteuermittel vorzugsweise so angepasst, dass
diese die oberen und unteren Platten gleichzeitig vom Pfad weg bewegen.
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Die Erfindung wird nun anhand von
Beispielen und mit Verweis auf die begleitenden Abbildungen detaillierter
beschrieben.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ABBILDUNGEN
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1 ist
eine querverlaufende Querschnittsansicht eines Rollgangs, in dem
eine Hitzeschildanordnung gemäß der Erfindung
vorgesehen ist;
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2 ist
ein Grundriss der oberen Hitzeschildplatten und ihrer Trägerstruktur
in einem Modul der Hitzeschildanordnung aus 1;
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3 ist
eine Schnittansicht der Platten und Trägerstruktur aus 2, die entlang der Ebene
A–A geführt ist;
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4 ist
eine Teilschnittansicht entlang der Ebene B–B aus 2, die die Verbindung von oberen Haupt-
und Nebenrahmen der Trägerstruktur
miteinander zeigt;
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5 ist
eine querverlaufende Querschnittsansicht eines Rollgangs, in dem
eine alternative Hitzeschildanordnung gemäß der Erfindung vorgesehen
ist;
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6 ist
ein Grundriss der oberen Hitzeschildplatten und ihrer Trägerstruktur
in einem Modul der Hitzeschildanordnung aus 5;
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7 ist
eine Schnittansicht der Platten und Trägerstruktur aus 6 entlang der Ebene C–C; und
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8 ist
eine Schnittansicht entlang der Ebene D–D aus 6, die den Nebenrahmen der Trägerstruktur
und dessen Platten zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER
ERFINDUNG
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Bezugnehmend auf die 1–4 sind der Rollgang 2 selbst
mit einer Reihe paralleler Rollen 4, die in Lagern 6a und 6b angebracht
sind, sowie zugehörige
Elemente, wie die Antriebsmotoren 8 für die Rollen, in 1 durch strichlierte Linien
dargestellt. Der Rollgang weist eine im Allgemeinen herkömmliche
Form auf. Mit durchgezogenen Linien ist eine Hitzeschildanordnung 12 für den Rollgang
veranschaulicht, die eine feste untere Rahmenstruktur 14 und eine
bewegliche obere Rahmenstruktur 16 aufweist, die auf der
festen unteren Struktur montiert ist.
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Die Hitzeschildanordnung 12 kann
als eine Einheit hergestellt werden, um in einen vorhandenen Rollgang 2 nachträglich eingebaut
zu werden, oder einstückig
mit der Rollgangstruktur ausgebildet sein. Es ist zu verstehen,
dass der Rollgang typischerweise in zur Ebene aus 1 senkrechten Richtung eine Länge in einer
Größenordnung
von mehreren zehn Metern aufweist, wobei die 1– 4 nur eines einer Anzahl
korrespondierender Module veranschaulichen, in denen jedes eine
untere und eine obere Rahmenstruktur 14 bzw. 16 besitzt,
aus denen sich die komplette Hitzeschildanordnung entlang der Länge des
Gangs aufbaut.
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Die untere Rahmenstruktur 14 trägt untere Hitzeisolierplatten 18 und
Stoßstäbe 20,
die unter den Rollen 4 angeordnet sind. Auf der Antriebsseite des
Gangs sind zudem auf der festen unteren Rahmenstruktur 14 Seitenisolierplatten 22 montiert.
Die unteren Hitzeschildplatten 18 sind in Fünfergruppen über die
Breite des Gangs angeordnet. Die zwei seitlichen Außenplatten
sind fest, die drei Mittelplatten jedoch schwenkbar auf Schwenkhalterungen 24 angeordnet,
die wiederum mit Schiebern (nicht dargestellt) verbunden sind, so
dass die Platten von den Rollen weg nach unten geschwenkt werden
können, wie
es in der EP-857523 (98300511.7) beschrieben ist und deren Offenbarung
hierin mit Verweis beinhaltet ist. Dadurch ist es möglich, die
Wärmestrahlungsrate
nach unten von einem am Gang befindlichen heißen Transportbarren zu variieren.
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Die obere Rahmenstruktur der Hitzeschildanordnung,
d. h. das dargestellte Modul, umfasst einen Hauptrahmen 26,
der auf der unteren Rahmenstruktur 14 durch Schwenkhalterungen 28 um eine
Seite des Rollgangs 2 drehbar angeordnet ist, sowie einen
Nebenrahmen 30, der, wie untenstehend detaillierter beschrieben
wird, um den Hauptrahmen drehbar angeordnet ist. Auf der oberen
Rahmenstruktur sind eine Reihe oberer Hitzeisolierplatten 32, 34 und 36 sowie
Stoßstäbe 38 angeordnet, und
auf der von der Antriebsseite entfernten Seite befinden sich weitere
Seitenisolierplatten 40. Die Seitenplatten und oberen Platten 22, 32, 34, 36 und 40 definieren
zusammen mit den Gangrollen 4 einen Heißmaterialpfad 42 zum
Bewegen von Transportbarrens entlang des Gangs.
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Sämtliche
Hitzeschildplatten sind vorzugsweise Abstrahlungsplatten, wie sie
in der GB-1603428 und der EP-059093 beschrieben sind, die dünnwandige
Heißflächen aufweisen,
die auf den Materialpfad ausgerichtet sind, um den Wärmeverlust
durch Strahlung vom Material zu begrenzen. Schieber 46,
die zwischen der unteren und der oberen Rahmenstruktur 14 und 16 befestigt
sind, können die
obere Struktur um die Schwenkhalterungen 28 schwenken,
um die Struktur und die oberen Hitzeschildplatten 32, 34 und 36 vom
Gang 2 hochzuheben, um dadurch den Gang zugänglich zu
machen oder eine freie Wärmestrahlung
von der Oberfläche eines
Transportbarrens auf den Gang zu ermöglichen. Die Schieber 46 können zudem
automatisch bewegt werden, um die Platten vom verdrehten Vorrat
auf dem Rollgang wegzubewegen, wenn der Transportbarren auf die
oberen Stoßstäbe 38 treffen sollte.
Die obere Rahmenstruktur 16 kann geringfügig zur
auf die Stoßstäbe ausgeübten Kraft
beitragen, da sie durch ein Totgang-Glied 48 mit den Schiebern 46 verbunden
ist. Ein Näherungsschalter 50,
der auf dem festen Rahmen in der Nähe der Schwenkhalterung 28 angebracht
ist, mißt
die Bewegung auf der Rahmenstruktur 16 und betätigt die
Schieber 46, um die Struktur 16 vollständig anzuheben
und gegen Beschädigung
zu schützen.
Die Art und Weise der Steuerung des Anhebens der oberen Rahmenstruktur 16 kann
im Allgemeinen wie in der EP-010976 beschrieben erfolgen, auf die
für weitergehende
Details verwiesen wird.
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Die Seitenplatten 40 sind
schwenkbar von ihren Halterungen 52 herab angeordnet, so
dass sie nach außen
schwenken, wenn ihre Schutzkissen 40a von einem verdrehten
Barrens getroffen werden. Ein weiterer Näherungsschalter (nicht dargestellt)
löst dann
das Anheben der Rahmenstruktur aus, um diese gegen Beschädigungen
zu schützen.
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Wie 2 zeigt,
hat der obere Hauptrahmen 26 zwei Paare an Auslegerarmen 62,
die sich von den Rahmenschwenkhalterungen 28 weg erstrecken und
durch Paare von Querträgern 64 überspannt werden.
Von den Armen 62 ist ein Paar schmaler, rechteckiger Unterrahmen 66 getragen,
von denen die seitlichen Außenplatten 32 und 36 abgehängt sind.
Der Nebenrahmen 30 ist im Allgemeinen im Grundriss Tförmig gestaltet
und weist Auslegerarme 72 auf, die sich von den Schwenkhalterungen 74 auf einem
gebogenen Innenquerbalken 76 des Hauptrahmens 26 erstrecken
und einen schmalen rechteckigen Unterrahmen 78 tragen,
der zwischen den Unterrahmen 66 des Hauptrahmens liegt.
Von den Hauptträgern 80 des
Unterrahmens 78 abhängend sind
querverlaufende Stützelemente 82 angeordnet, die
die Mittelhitzeschildplatten 34 tragen. An den Stellen
jedoch, wo die Träger 80 die
Auslegerarme 62 des Hauptrahmens kreuzen, sind sie, wie
in 3 gezeigt, über diese
gebogen. Kürzere
Hitzeschildplatten 34a hängen an diesen Kreuzungsbereichen von
den Auslegerarmen 62 des Hauptrahmens herab, um auf dem
Unterrahmen 78 zusammen mit den Platten 34 eine
durchgehende Reihe an Platten entlang des Mittelbereichs des Heißmaterialpfads 42 auszubilden.
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Die Auslegerarme des Nebenrahmens
sind mit einer Verdrehwelle 88 verbunden, die auf Lagern 90 auf
dem abgebogenen Querbalken 76, der sich zwischen den Auslegerarmen 62 des
Hauptrahmens erstreckt, angebracht sind. Ein Paar von gebogenen Verbindungsgliedern 92 sind
ebenso an ihren oberen Enden mit der Welle 88 verkeilt
und an ihren unteren Enden schwenkbar am Kolben eines Schiebers 94 befestigt.
Der Körper
des Schiebers 94 ist wiederum um Vorsprünge 96, die sich vom
Querbalken 76 weg erstrecken, drehbar. Durch das Ausfahren
des Schiebers kann somit der Nebenrahmen von seiner fluchtenden
Stellung weg, in welcher seine Hitzeschildplatten mit den Platten 32 und 36 des
Hauptrahmens koplanar sind, auf die relativ zum Hauptrahmen erhabene
Position geschwenkt werden, die mit gestrichelten Linien in 1 dargestellt ist, wodurch
ermöglicht wird,
dass Wärme
vom Mittelbereich des Heißmaterialpfads 42 frei
nach oben strahlen kann.
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Es ist ohne weitere Veranschaulichung
zu verstehen, dass die Antriebsmittel für das Verschieben sowohl der
oberen als auch der unteren Mittelplatten durch ein Steuerungssystem
(nicht dargestellt) kontrolliert bedient werden können, um
die Wärmeisolierwirkung
der Platten gleichzeitig auf beiden Flächen eines Transportbarrens,
wenn erforderlich, zu variieren.
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Wie bereits erwähnt worden ist, wird der Rollgang
typischerweise mit einer Reihe ähnlicher
Hitzeschildmodule in der beschriebenen Form ausgestattet, um einen
abgeschirmten Heißmaterialpfad
entlang der Länge
des Gangs bereitzustellen. Das Schwenken der Platten kann je nach
Erfordernis gleichzeitig oder seriell vorgenommen werden, um die
Wärmeisolierwirkung
zu variieren, um von Anfang bis Ende sowie seitlich eines Transportbarrens
unterschiedliche Temperaturverteilungsmuster zu erhalten, bevor
der Barren einem letzten Walzvorgang unterzogen wird.
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Die 5 und 8 veranschaulichen eine alternative Ausführungsform
der Trägerstruktur
für die oberen
Hitzeschildplatten in einer Rollganganordnung, die in allen anderen
Aspekten der ersten beschriebenen Ausführungsform ähnlich ist, einschließlich der
Bereitstellung der Boden- und Seitenplatten 18, 22 und 40 sowie
der Mittel zum Verschieben ausgewählter Bodenplatten.
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Nun werden die Haupthubzylinder 46 für die bewegliche
obere Rahmenstruktur 102 mit einem Nebenrahmen 104,
der die Mittelhitzeschildplatten 34 trägt, und nicht mit dem größeren Hauptrahmen 106,
der die seitlichen Außenplattenreihen 32 und 36 trägt, verbunden.
Die Neben- und Hauptrahmen 104 bzw. 106 sind beide schwenkbar
auf der Schwenkhalterung 28 angeordnet. Der Nebenrahmen
ist durch zwei Paar an Auslegerarmen 110 auf der Halterung
befestigt, die nahe ihrer Außenenden
durch einen Querbalken 112 verbunden sind. Jedes Armpaar trägt einen
länglichen
Unterrahmen 114, von dem ein Paar Isoliermittelplatten 34 abgehängt sind.
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Der Hauptrahmen 106 ist
durch Auslegerarme 116 an der Schwenkhalterung 28 befestigt,
die kurz vor den Unterrahmen 114 enden. Durch kurze Querbalken 118 sind
die Arme 116 mit den Endträgern 120 verbunden,
die sich zwischen einem gebogenen Innenquerträger 122 und einem
Außenquerträger 124 erstrecken,
wobei die Träger 120, 122 und 124 im
Grundriss einen rechteckigen Rahmen ausbilden. Dieser Rahmen besitzt
zudem einen weiteren Querbalken 126, der zum Querbalken 124 parallel
ist und sich in derselben Ebene befindet, und sich ebenfalls zwischen
den Endträgern 120 und
einem Mittelträger 128 erstreckt,
der an den unteren Flächen
der Querbalken 124 und 126 und durch ein Bindeglied 130 am
gebogenen Querbalken 122 befestigt ist. Wie in 7 gezeigt wird, ist der
Nebenrahmen in der Ruheposition unter dem gebogenen Querbalken 122 beabstandet,
und erstreckt sich der Querbalken 112 des Nebenrahmens über den
Mittelträger 128.
Der Nebenrahmen ist somit unabhängig
vom Hauptrahmen zu einer gewissen Schwenkbewegung nach oben fähig.
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Auf die Innenseite des Unterrahmens 114 hin ist
auf dem Hauptrahmen ein enger rechteckiger Unterrahmen 132 von
den Hauptrahmenelementen 116, 120 und 128 abgehängt, der
die Plattenreihe 36 trägt. Auf
die Außenseite
des Unterrahmens 114 hin ist ein zweiter enger rechteckiger
Rahmen 134 von den Hauptrahmenelementen 120 und 128 abgehängt, der die
Plattenreihe 32 trägt.
Dieser Rahmens ist auch mit einer Trägerstruktur 52 für Seitenplatten 40 dargestellt,
die jedoch aus Gründen
der Deutlichkeit in 6 zusammen
mit ihren Schwenkhalterungen weggelassen wurden.
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Analog zum ersten Beispiel, bei dem
die Träger 120 und 128 den
Mittelbereich des Heißmaterialpfads
kreuzen, unterbrechen sie den Verlauf der Platten 34, die
vom Nebenrahmen getragen sind. In diesem Bereich sind daher kurze
Trägerplatten 34a auf die
Träger
montiert, um die Geschlossenheit des Hitzeschilds aufrechtzuerhalten.
Der Verbindungsträger 138 zwischen
dem Träger 128 und
der Mittelplatte ist in 7 dargestellt.
Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
sind jedoch korrespondierende Verbindungsträger zwischen den Außenträgerplatten
und den Trägern 120 nicht
veranschaulicht.
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Diese alternative Hitzeschildanordnung
kann mit derselben Wirkung wie das zuerst beschriebene Beispiel
betrieben werden. Durch das Ausfahren der Schieber 46 wird
nun jedoch der Nebenrahmen 104 und seine Mittelplatten 34 angehoben,
während
die seitlichen Außenplatten 32, 36 in
ihrer Position über dem
Gang verbleiben, und dadurch eine erhöhte Wärmestrahlung von der Oberfläche eines
heißen Transportbarrens
im Mittelbereich des Materialpfads 42 ermöglichen.
Nachdem eine anfängliche,
zu diesem Zweck ausreichende Anhebbewegung durchgeführt wurde, und
zwar bis zu dem in 5 dargestellten
Punkt, stoßen
die Auslegerarme 110 des Nebenrahmens an den gebogenen
Querbalken 126 des Hauptrahmens, woraufhin sich der Neben-
und Hauptrahmen zusammen heben, wenn der Schieber 46 weiter
ausgestreckt wird.
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Die Bewegungssteuerung der Platten
kann im Allgemeinen auf dieselbe Art wie im ersten Beispiel erfolgen
und muss daher nicht detaillierter beschrieben werden. Wenn ein
verdrehter Vorrat die Stoßstäbe treffen
und dadurch den Hauptrahmen 106 beeinträchtigen sollte, wird der Näherungsschalter 50 wie
im vorherigen Beispiel betätigt.
Da jedoch keine direkte Verbindung zwischen den Schiebern 48 und
dem Hauptrahmen besteht, ist es nicht notwendig einen Totgangmechanismus
bereitzustellen.