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Die Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung für eine Zugprüfmaschine, die sich gegenüberliegende Einspannbacken, in denen sich jeweils eine Klemmhalterung befindet, die zueinander ausgerichtet angeordnet sind und in die die jeweiligen Enden von Prüfproben einspannbar sind, enthält, wobei die Prüfproben mit einer beliebigen Geometrie versehen sein sowie einen kleinen Querschnitt und/oder eine geringe Steifigkeit aufweisen können.
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In herkömmlichen Einspannvorrichtungen 1, die in 1 und 2 gezeigt sind, wird in Handarbeit, bei der eine Ausrichtung nach Augenmaß erfolgte, eine Prüfprobe 2 in die Klemmhalterungen 3, 4 der sich gegenüberliegenden Einspannbacken 5, 6 der Einspannvorrichtung 1 eingespannt. Durch die manuelle Ausrichtung der Enden 7, 8 der Prüfprobe 2 in den Klemmhalterungen 3, 4 erfolgte oft eine Verkantung der Prüfprobe 2 in Bezug auf die Zugrichtung, was die Messungen immer wieder verfälschte.
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Prüfungen mit herkömmlichen Einspannvorrichtungen haben auch den Nachteil, dass die Prüfproben nicht in jedem Fall völlig parallel zur Zugrichtung eingespannt sind, d. h. ein einachsiger Spannungszustand während des Prüfvorganges, also beim Anliegen einer Zugkraft, nicht immer gewährleistet ist. Ein weiteres Problem ist das sehr zeitintensive manuelle Einspannen, insbesondere von Prüfproben geringer Steifigkeit.
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Eine Ausrichtvorrichtung mit darin angeordneten, abnehmbaren, der Aufnahme einer auf seine Zugfestigkeit zu prüfenden Metallfolie dienenden Einspannklemmen ist in der Druckschrift
DE 25 25 479 A1 beschrieben, die in eine Zugspannungs-Prüfmaschine einspannbar ist. Die Ausrichtvorrichtung ist mit einer kastenartigen Vorrichtung mit einem Boden und mit daran anschließenden Seitenwänden versehen sowie weist an ihren Enden abnehmbare Einspannklemmen auf, die über Klemmvorrichtungen festlegbar sind, die der Aufnahme der Enden eines Prüflings dienen und dabei den Prüfling parallel zu den Seitenwänden der Vorrichtung ausrichten, und wobei jede der Einspannklemmen in der dem Prüfling zugewandten und auf der Ebene des Prüflings senkrecht stehenden Ebene ein Ausrichtmittel enthält, das parallel zu den Seiten der Einspannklemmen verläuft.
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Ein Problem besteht darin, dass der Prüfling bis zum Anschließen der Enden des Prüflings in die Einspannklemmen nicht von einer Einspannhilfe umschlossen ist. Es gibt somit auch keine arretierende Rasterführung zwischen einer Einspannhilfe und den Klemmvorrichtungen.
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Eine Vorrichtung zur Begrenzung der Ausknickung eines länglichen Prüflings während eines Kompressionsversuches ist in der Druckschrift
DE 37 35 484 A1 beschrieben. Die Vorrichtung umfasst einen Stabilisator, durch den der Prüfling hindurchtritt, wenn er in eine Prüfmaschine eingebaut wird. Der Stabilisator besitzt einen Aufbau, der so angeordnet ist, dass er Stabilisierungsarme starr gegen jene gegenüberliegenden Oberflächen des Prüflings drückt, die einer Ausknickung ausgesetzt sind. Die Stabilisatorarme sind zur Anpassung an Prüflinge unterschiedlicher Dicke einstellbar. Der Stabilisator erfasst gleitbar die Eingriffseinsätze des Prüflings der Prüfmaschine und wird dadurch getragen, so dass auch eine vorzeitige Abscherung des Prüflings benachbart zu den Eingriffseinsätzen verhindert wird.
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Ein Problem besteht darin, dass Kompressionsversuche und keine Zugversuche absolviert werden. Der Stabilisator mit seinen Verschraubungen ist viel zu materialaufwändig und zeitaufwändig aufgebaut. Der Stabilisator soll ein Einknicken des Prüflings verhindern, deshalb werden längsrandseitig und sich gegenüberliegend die Oberflächen des Prüflings arretiert. Das braucht aber für Zugfestigkeitsprüfungen nicht vorgesehen zu werden.
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Eine Vorrichtung zum Einspannen von Probestücken ist in der Druckschrift
DE 33 46 429 A1 beschrieben, wobei ein Probestück zwei mittels Distanzhalter im Abstand angeordnete Platten durchsetzt. An den Enden des Probestückes kommen aufgeschraubte Mutter zur Anlage. Ein Ende des Probestückes weist ferner einen Gewindezapfen auf, an den eine Anziehvorrichtung zwecks Aufprägung einer Zugspannung ansetzbar ist. Das andere Ende des Probestückes besitzt einen Vierkant, in dem ein Winkeleisen gesetzt ist, woran wiederum mindestens eine an der Platte gelagerte Schraube angreift und auf das Probestück eine Torsionsspannung aufprägt. Hierzu ist das Probestück an der Platte mittels Vierkant und zugehöriger Vierkantöffnung eingespannt.
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Ein Problem besteht darin, dass die Enden des Probestückes verändert werden. Die Enden werden mit einem Gewinde versehen, das von Gewindezapfen oder einem Vierkant überragt wird. Es wird dabei ein hoher Aufwand betrieben. Auch führt die Änderung der Enden und an den Enden des Probestückes zu einem höheren Fehlerbereich bei den Festigkeitsmessungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einspannvorrichtung für ein Zugmaschine anzugeben, die derart geeignet ausgebildet ist, eine schräge oder verkantete Klemmung von Prüfproben mit geringer Steifigkeit und kleinem Querschnitt zwischen den beiden Einspannbacken einer Zugprüfmaschine und damit eine Verfälschung der Zugfestigkeitsmessungen zu vermeiden sowie Zeit für den Vorgang der komplizierten Einspannung der Prüfproben einzusparen.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Einspannvorrichtung für eine Zugprüfmaschine enthält zwei sich gegenüberliegende Einspannbacken, in denen sich jeweils eine Klemmhalterung befindet, die zueinander ausgerichtet angeordnet sind und in die die jeweiligen Enden von Prüfproben einspannbar sind, wobei die Prüfproben mit einer beliebigen Geometrie versehen sind sowie einen kleinen Querschnitt und/oder eine geringe Steifigkeit aufweisen und wobei eine Einspannhilfe für die Prüfproben vorgesehen ist, die zwischen die beiden Einspannbacken im Kontakt mit den Einspannbacken einsetzbar ist,
wobei gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1
mindestens einer der Einspannbacken stirnseitig zum jeweils anderen Einspannbacken gerichtet ein Element einer aus zwei korrespondierenden, übereinanderschiebbaren Elementen bestehenden Rasterführung aufweist, und
die Einspannhilfe aus
- – einem quaderförmigen Einspannblock mit Längsflächen und Stirnflächen,
- – einer Einspannklappe zum Schließen des Einspannblocks,
- – einem Scharnier, das den Einspannblock und die Einspannklappe zueinander verschließbar und lösbar verbindet,
- – einer Längsausnehmung, die seitlich mittig in der Einspannklappe enthalten ist und von der Einspannklappe zum Einspannblock gerichtet ist sowie zur Einlage der Prüfprobe dient, wobei die Enden der Prüfprobe aus der Einspannhilfe herausragen und in die Klemmhalterungen geführt sind,
- – einer Arretierfeder, die Einspannblock und Einspannklappe zumindest für die Zeit des Einspannens der Enden der Prüfprobe in die Klemmhalterungen arretierend geschlossen hält, und
- – dem anderen Element der gleichen Rasterführung besteht, das stirnbereichsseitig im Einspannblock vorgesehen ist, wobei das der Einspannhilfe zugehörige Element mit dem der Rasterführung zugeordneten Element in mindestens einem der Einspannbacken nach Einbringen der Einspannhilfe zwischen die beiden Einspannbacken durch Zusammenfügen der beiden Elemente korrespondierend arretiert wird und somit die Rasterführung zur festen Halterung der Einspannhilfe an mindestens einem der Einspannbacken dient, wobei die einander zugeordneten Elemente jeweils eine Ausnehmung und Einfügung darstellen.
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Die Rasterführung kann zur Halterung einerseits entweder eine Einfügung am Einspannbacken oder eine Ausnehmung im Einspannbacken und andererseits eine zur Einfügung des Einspannbackens korrespondierende Ausnehmung der Einspannhilfe oder eine zur Ausnehmung des Einspannbackens korrespondierende Einfügung der Einspannhilfe aufweisen.
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Der Einspannblock kann an einer Stirnfläche quer zur Längsausnehmung bei geschlossener Einspannhilfe eine Ausnehmung der Rasterführung aufweisen, die mit der an dem gegenüberliegenden Einspannbacken vorhandenen Einfügung nach Einbringen der Einspannhilfe zwischen die Einspannbacken korrespondiert.
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Die Einfügung oder die Ausnehmung zur Rasterführung kann sich an dem jeweiligen Einspannbacken neben der Klemmhalterung befinden.
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Zur Rasterführung können eine querschnittsmäßig T-förmige Ausnehmung in dem Einspannblock der Einspannhilfe und eine querschnittsmäßig T-förmige Einfügung im Einspannbacken, wobei Ausnehmung und Einfügung korrespondierend zueinander ausgebildet sind, gehören.
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Die Ausnehmung und die zu ihr korrespondierende Einfügung können jeweils einen schwalbenschwanzartigen Querschnitt aufweisen.
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Die Ausnehmung kann durchgängig zwischen zwei sich gegenüberliegenden Längsflächen des quaderförmigen Einspannblocks quer zur Einspannhilfe eingebracht sein.
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Zur Justierung der Einspannhilfe können an beiden Einspannbacken und an beiden Stirnflächen des Einspannblocks der Einspannhilfe Rasterführungen vorgesehen sein.
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Die geschlossene, die Prüfprobe enthaltende Einspannhilfe mit ihrer stirnseitigen Ausnehmung kann über die hervorstehende Einfügung des Rastereinspannbackens geschoben sein und an der Rasterführung ein an die Einfügung seitlich angelegtes Anschlagplättchen zur Justierung gebracht sein.
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Das Anschlagplättchen kann ersetzt sein, indem ein solcher Anschlag zur Justierung innerhalb der Rasterführung selbst realisiert ist, wobei an der Einfügung ein als Vorsprung dienender Anschlag und in der Ausnehmung eine zusätzliche zum Vorsprung korrespondierende Aussparung zur justierenden Aufnahme des Vorsprungs vorgesehen ist.
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Die Arretierfeder kann an einem Henkel des Einspannblocks einhängbar und dort die Einspannklappe halternd schwenkbar gelagert sein.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mittels mehrerer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Einspannvorrichtung zum Einbringen von streifenartigen Prüfproben mit offenen Klemmhalterungen nach dem Stand der Technik,
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2 eine Einspannvorrichtung mit eingelegter streifenartiger Prüfprobe in geschlossenen Klemmhalterungen nach dem Stand der Technik,
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3 eine erfindungsgemäße Einspannvorrichtung mit Einspannhilfe und mit eingelegter streifenartiger Prüfprobe,
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4 eine isometrische Ansicht der Einspannhilfe,
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5 eine Explosionsansicht der Einspannhilfe,
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6 eine Funktionsweise des Einspannens einer metallischen streifenförmigen Folie in die Einspannbacken einer Einspannvorrichtung mittels der Einspannhilfe, wobei
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6a die geöffnete Einspannhilfe mit eingelegtem metallischem Streifen,
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6b die geschlossene Einspannhilfe mit eingelegter Prüfprobe,
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6c die geöffneten Einspannbacken der Einspannvorrichtung,
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6d das Einbringen der Enden des Streifens mit der Einspannhilfe über der Rasterführung mit einer Justierung an der Einspannvorrichtung und
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6e die geschlossene Einspannvorrichtung mit der zwischenzeitlich geöffneten und entfernten Einspannhilfe
zeigen.
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In 3 ist eine Einspannvorrichtung 10 für eine Zugprüfmaschine zur Zugprüfung einer streifenartigen Prüfprobe 2 dargestellt. Die Einspannvorrichtung 10 besteht aus sich vertikal gegenüberliegenden Einspannbacken 5, 6, in denen sich horizontal gerichtet jeweils eine Klemmhalterung 3, 4 befindet, die parallel zueinander verstellbar und vertikal ausgerichtet angeordnet sind und in die jeweils ein freies Ende 7, 8 der Prüfprobe 2 einspannbar ist.
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Es ist eine die streifenartige Prüfprobe 2 aufnehmende Einspannhilfe 9 vorgesehen, die zwischen die beiden beabstandet gegenüberliegend angeordneten Einspannbacken 5, 6 einsetzbar ist, wobei dem unteren Einspannbacken 14 eine die Einspannhilfe 9 halternde und zur Justierung vorgesehene Rasterführung 11 zugeordnet ist, zu der einerseits eine Einfügung 12 ein Einspannbacken 14 und andererseits eine zur Einfügung 12 des unteren Einspannbackens 14 korrespondierende Ausnehmung 13 in der Einspannhilfe 9 gehören.
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Zur Rasterführung gehört eine querschnittsmäßig T-förmige Ausnehmung 13 in der Einspannhilfe 9 und eine T-förmige Einfügung 12 im Einspannbacken 14, die korrespondierend zueinander ausgebildet sind. Sie können aber auch z. B. einen schwalbenschwanzartigen Querschnitt aufweisen.
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Im Folgenden werden die beiden 4 und 5 gemeinsam betrachtet. In 4 ist eine quaderförmige, die streifenartige Prüfprobe 2 aufnehmende Einspannhilfe 9 kompakt in ihrem Zusammenbau dargestellt. In 5 ist eine zugehörige Explosionsdarstellung angegeben. Die Einspannhilfe 9 besteht aus
- – einem quaderförmigen Einspannblock 15,
- – einer Einspannklappe 16, die konform zum Einspannblock 15 passt,
- – einem Scharnier 17, das den Einspannblock 15 und die Einspannklappe 16 zueinander verschwenkbar verbindet, und
- – einer Arretierfeder 18, die die zusammengeklappten Einspannblock 15 und Einspannklappe 16 zumindest während die Zeit des Einspannen der Prüfprobe 2 in die Klemmhalterungen 3, 4 arretiert,
wobei die Einspannklappe 16 zum Einspannblock 15 gerichtet eine seitlich mittig ausgebildete Längsausnehmung 19 zur Einlage der streifenförmigen Prüfprobe 2 enthält und der Einspannblock 15 an seiner fußseitigen Stirnseite 21 quer zur Längsausnehmung 19 eine Ausnehmung 13 der Rasierführung 11 aufweist, die mit der an dem unteren Rastereinspannbacken 14 der Einspannvorrichtung 10 vorhandenen und überstehenden Einfügung 12 nach Einbringen der Einspannhilfe 9 in die Einspannvorrichtung 10 korrespondiert.
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Die Ausnehmung 13 der Rasierführung 11 ist vorzugsweise durchgängig zwischen zwei sich gegenüberliegenden Längsseiten 22, 23 des quaderförmigen Einspannblocks 15 quer zur Einspannhilfe 9 eingebracht.
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Die Rasterführung 11 kann auch im Bereich am oberen Einspannbacken 5 in Verbindung mit der oberen Stirnseite 24 der Einspannhilfe 9 ausgebildet und vorhanden sein.
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Schließlich können, um die Justierung der Einspannhilfe 9 zu vereinfachen, an beiden Einspannbacken 5, 14 und beiden Stirnseiten 21, 24 des Einspannblocks 15 der Einspannhilfe 9 Rasterführungen 11 vorgesehen sein. Die zur Arretierung der Einspannklappe 16 an dem Einspannblock 15 vorgesehene Arretierfeder 18 kann an einem vertikal gerichteten Henkel 20 außen am Einspannblock 15 eingehängt werden und dort schwenkbar gelagert sein, so dass die Einspannklappe 16 an den Einspannblock 15 mit dem eingelegten, als Prüfprobe 2 ausgebildeten Probenstreifen 2 umschlossen und gehaltert werden kann. Während die untere Stirnseite 21 durch die Rasterführung 11 an den unteren Einspannbacken 14 gebunden ist, kann die obere Stirnseite 24 den oberen Einspannbacken 5 kontaktieren. Dabei wird die Einspannhilfe 9 mittels der Rasterführung 11 in ihrer Position zu den Klemmhalterungen 3, 4 justiert, wobei die Justierung mithilfe eines seitlich an die Rasterführung 11 gehaltenen Anschlagplättchens 25 erfolgen kann.
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Im Folgenden wird die Zusammengehörigkeit der Einspannhilfe 9 und der Einspannvorrichtung 10 mittels der 6a, 6b, 6c, 6d und 6e dargelegt. Die einzuspannende streifenförmige Prüfprobe 2, deren Längsausdehnung größer als die Längsausdehnung der Einspannklappe 16 ist, wird in die Einspannklappe 16 der Einspannhilfe 9 in 6a definiert mit den stirnseitig überstehenden freien Enden 7, 8 eingelegt und, wie in 6b gezeigt ist, fixiert und geschlossen. Die geschlossene, die Prüfprobe enthaltende Einspannhilfe 9 kann mit ihrer stirnseitigen Ausnehmung 13 über die hervorstehende Einfügung 12 des Rastereinspannbackens 14 geschoben werden und an der Rasterführung 11 kann ein an die Einfügung 12 seitlich angelegtes Anschlagplättchen 25 zur Justierung angehalten sein.
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Das Anschlagplättchen 25 kann durch einen rasterführungsinternen Anschlag (nicht eingezeichnet) ersetzt sein, indem ein solcher Anschlag zur Justierung in der Rasterführung 11 selbst realisiert ist, wobei an der Einfügung 12 ein als Vorsprung dienender Anschlag und in der Ausnehmung 13 eine zusätzliche zum Vorsprung korrespondierende Aussparung zur Aufnahme des Vorsprungs vorgesehen ist.
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Zwischen den Einspannbacken 5, 14 und der Einspannhilfe 9 besteht somit eine fest gehalterte Kontaktbrücke. Die Prüfprobe 2 wird dabei mit ihren Enden 7, 8 in den offenen Klemmhalterungen 3, 4 der Einspannbacken 5, 14 eingeführt. Erst nach Fixierung der Enden 7, 8 in den sich gegenüberliegenden Klemmhalterungen 3, 4 werden die Klemmhalterungen 3, 4 verstellt und die Enden 7, 8 fest darin gehaltert. Erst danach wird die Einspannhilfe 9 nach Lösen der Arretierfeder 18 seitens der Einspannklappe 16 geöffnet. Danach wird die geöffnete Einspannhilfe 9 am Einspannblock 15 mit der unteren stirnseitigen Ausnehmung 13 seitlich aus der hervorstehenden Einfügung 12 des unteren Rastereinspannbackens 14 herausgezogen. Danach kann der Prüfvorgang durchgeführt werden.
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Die Erfindung stellt eine völlig neue Technologie bei der Einspannung von Prüfproben 2 mit einem kleinen Querschnitt und/oder einer geringen Steifigkeit dar. Eine Verbesserung der Einspanngenauigkeit der Prüfproben 2 in den Klemmhalterungen 3, 4 der Einspannbacken 5, 14 und damit der Genauigkeit der Prüfergebnisse im anschließenden Zugprüfversuch sowie eine wesentliche Verkürzung der Zeitaufwendung dafür sind wesentliche Vorteile.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einspannvorrichtung nach dem Stand der Technik
- 2
- Prüfprobe
- 3
- erste verstellbare Klemmhalterung
- 4
- zweite verstellbare Klemmhalterung
- 5
- erster Einspannbacken
- 6
- zweiter Einspannbacken nach dem Stand der Technik
- 7
- erstes Ende
- 8
- zweites Ende
- 9
- Einspannhilfe
- 10
- Einspannvorrichtung
- 11
- Rasterführung
- 12
- Einfügung
- 13
- Ausnehmung
- 14
- Rastereinspannbacken
- 15
- Einspannblock
- 16
- Einspannklappe
- 17
- Scharnier
- 18
- Arretierfeder
- 19
- Längsausnehmung
- 20
- Henkel
- 21
- untere Stirnseite
- 22
- erste Längsseite
- 23
- zweite Längsseite
- 24
- obere Stirnseite
- 25
- Anschlagplättchen
