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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugaufnahme, insbesondere für schlagende Werkzeugmaschinen, z. B. bohrmeißelnde Werkzeugmaschinen, welche per Hand geführt werden können.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme hat eine Aufnahmehülse, die längs einer Arbeitsachse einen gerad-prismatischen oder zylindrischen Hohlraum zum Aufnehmen eines Werkzeugs und ein Langloch zum Aufnehmen eines Verriegelungskörpers aufweist. Eine parallel zur Arbeitsachse verlaufende Nut ist an einer Innenfläche der Aufnahmehülse vorgesehen. Die Nut ist das Langloch an der Innenfläche längs der Arbeitsachse verlängernd angeordnet. Die Aufnahmehülse erweist sich erstaunlicherweise trotz der lokal dünneren Wand als beständiger gegenüber den Schlagbelastungen ausgeübt durch schlagende Komponenten des Schlagwerks und des rückprallenden Werkzeugs.
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Das Langloch kann einen geschlossenen Rand gebildet aus zwei in konstantem Abstand gegenüberliegenden Längsseiten und zwei das Langloch längs der Arbeitsachse abschließender Abschlussseiten aufweisen. Das Langloch hat in einer Richtung, Längsrichtung genannt, seine größte Abmessung. Die Längsseiten sind zu der Längsrichtung parallel, z. B. auch parallel zu der Arbeitsachse, folglich in konstanten Abstand. Die anderen Abschnitte des Rands, welche nicht-parallel zu der Längsrichtung sind, sind den Abschlussseiten zugehörig. Der Übergang zwischen Längsseiten und Abschlussseiten ist durch eine Änderung der Neigung gegenüber der Arbeitsachse erkennbar, z. B. sind die Längsachsen parallel und daher nicht gegenüber über der Arbeitsachse geneigt, die Abschlussseiten hingegen sind über ihre gesamte Länge in unterschiedlichem Grad, bis zu senkrecht, gegenüber der Arbeitsachse geneigt. Die Nut hat eine offene Seite, die an eine der Abschlussseiten angrenzt.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein Nutboden der Nut senkrecht zu einer bezogen auf die Arbeitsachse radialen Richtung ist.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Hohlraum mit mehreren zur Arbeitsachse parallel verlaufenden Kanten prismatisch ist, und jede der Längsnuten an einer einer der Kanten entsprechenden Winkelpositionen angeordnet ist. Die Längsnut längs der Arbeitsachse kann kürzer als die eine der Kanten sein. Die Nut verbreitert die Kante lokal in Umfangsrichtung.
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Eine Ausdehnung längs der Arbeitsachse wenigstens einer der Abschlussseiten kann geringer als die Hälfte des konstanten Abstands der gegenüberliegenden Längsseiten sein. Die wenigstens eine Abschlussseite ist gegenüber einem die Längsseiten verbindenden. Halbkreis abgeflacht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigen:
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1 einen Meißelhammer,
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2 eine Werkzeugaufnahme,
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3 bis 6 eine Aufnahmehülse,
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7 bis 9 eine weitere Aufnahmehülse.
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Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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1 zeigt schematisch einen Meißelhammer 1 als Beispiel für eine meißelnde Handwerkzeugmaschine. Der Meißelhammer 1 hat eine Werkzeugaufnahme 2, die einen Meißel 3 aufnimmt und längs einer Arbeitsachse 4 geführt lagert. Ein Schlagwerk 5 treibt den Meißel 3 längs der Arbeitsachse 4 in Schlagrichtung 6 in einen Untergrund oder ein Werkstück. Das Schlagwerk 5 wird durch einen Motor 7, z. B. einen Elektromotor, angetrieben. Ein beispielhaftes pneumatisches Schlagwerk 5 hat einen Erreger 8, den ein von dem Motor 7 angetriebener Exzenter 9 periodisch längs der Arbeitsachse 4 hin- und her bewegt. Ein Schläger 10 ist über eine pneumatische Kammer 11 an den Erreger 8 angekoppelt und folgt verzögert dessen Bewegung. In Schlagrichtung 6 stößt der Schläger 10 unmittelbar auf ein Schaftende 12 des Meißels 3 oder mittelbar über einen Zwischenschläger 13 auf das Schaftende 12. Das Schlagwerk 5 ist in einem Maschinengehäuse 14 angeordnet. Ein Anwender kann den Meißelhammer 1 mittels eines oder zweier Handgriffe 15 führen, welche starr oder gedämpft mit dem Maschinengehäuse 14 verbunden sind. Ein Anwender kann den Meißelhammer 1 durch Betätigen eines Hauptschalters 16 in Betrieb nehmen.
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2 zeigt Details der Werkzeugaufnahme 2 in einem Vollschnitt. Die beispielhaft dargestellte Werkzeugaufnahme 2 ist zur Aufnahme für den Meißel 3 oder andere Werkzeuge mit einem prismatischen Schaftende 12 ausgelegt. Eine Aufnahmehülse 20 hat einen Hohlraum 21, in den das Schaftende 12 längs der Arbeitsachse 4 eingeschoben werden kann. Drei Langlöcher 30 durchbrechen eine radiale Wand 31 der Aufnahmehülse 20. In die Langlöcher 30 ist von radial Außen jeweils eine Kugel 32 oder ein anders gestaltetes Verriegelungselement eingesetzt. Die Kugeln 32 ragen teilweise in den Hohlraum 21 und können in eine Verriegelungsnut eines eingesetzten Schaftendes 12 eingreifen und dieses in der Werkzeugaufnahme 2 gegen ein Herausfallen sichern. Eine Verriegelungshülse 33 umschließt in radialer Richtung die Kugeln 32 und sperrt diese an einem Ausrücken aus dem Hohlraum 21. Gegen eine Rückstellkraft eine Feder 34 kann die Verriegelungshülse 33 verschoben werden, wodurch ein Freiraum angrenzend an die Kugel 32 geöffnet wird, in welchen die Kugel 32 zum Ausrücken aus dem Hohlraum 21 ausweichen kann.
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Eine Aufnahmehülse 20 der Werkzeugaufnahme 2 ist in einer Seitenansicht in 3, in einem Längsschnitt in der Ebene IV-IV in 4 und zwei Querschnitten in der Ebene V-V in 5 und in der Ebene VI-VI in 6.
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Die Aufnahmehülse 20 hat zur Arbeitsachse 4 parallele Innenflächen 35, die den prismatischen Hohlraum 21 begrenzen. Ein Querschnitt des Hohlraums 21 ist dem Querschnitt des aufzunehmenden Schaftendes 12 des Meißels 3 ähnlich nachgebildet. In dem dargestellten Beispiel hat der Hohlraum 21 einen regelmäßig sechseckigen Querschnitt. Die beispielhaft sechs ebenen Innenflächen 35 liegen an dem Meißel 3 an und sichern diesen Meißel 3 gegen ein Drehen um die Arbeitsachse 4. Ein geringes Spiel zwischen dem Schaftende 12 und den Innenflächen 35 ermöglicht eine längs der Arbeitsachse 4 geführte Bewegung des Schaftendes 12 in der Aufnahmehülse 20 der Werkzeugaufnahme 2. Der prismatische Hohlraum 21 hat zur Arbeitsachse 4 parallele Kanten 36, welche abgerundet sein können. Eine Länge 37 des Hohlraums 21 längs der Arbeitsachse 4 ist vorzugsweise wenigstens dreimal größer als ein Durchmesser 38 des Hohlraums 21.
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Anstelle eines sechseckigen Querschnitts kann der Hohlraum auch eine kreisförmigen Querschnitt zur Aufnahme von zylindrischen Schaftenden aufweisen. Die Aufnahmehülse kann hierbei in den Hohlraum ragende Zapfen oder Stege aufweisen, welche ein Drehen des Schaftendes in der Werkzeugaufnahme unterbinden. Es können auch genau ein oder zwei Langlöcher vorgesehen sein.
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An den prismatischen Hohlraum 21 kann sich längs der Arbeitsachse 4 eine Führung 39 für den Zwischenschläger 13 anschließen. Die Führung 39 hat zweckmäßigerweise einen geringeren Durchmesser als der prismatische Hohlraum 21 und kann für das Schaftende 12 eine Anschlagfläche 40 entgegen der Schlagrichtung 6 bilden.
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Die Aufnahmehülse 20 ist von den ein oder mehreren, in dem dargestellten Beispiel drei, Langlöchern 30 durchbrochen. Die Langlöcher 30 öffnen den Hohlraum 21 in radialer Richtung, senkrecht zur Arbeitsachse 4. Die Langlöcher 30 sind längs der Arbeitsachse 4 beabstandet von einer vorderer Stirnseite 41 und einer hinteren Stirnseite 42 des Hohlraums 21 angeordnet und somit in beide Richtungen längs der Arbeitsachse 4 geschlossen. Ein Abstand zu der vorderen Stirnseite 41 und der hinteren Stirnseite 42 ist größer als 50% der Länge 37 des Hohlraums 21. Die drei Langlöcher 30 können an verschiedenen Winkelpositionen um die Arbeitsachse 4 angeordnet sein, in dem dargestellten Beispiel sind die Langlöcher 30 um äquidistante Winkel 43 um die Arbeitsachse 4 gedreht vorgesehen. Längs der Arbeitsachse 4 sind die Langlöcher 30 vorzugsweise auf gleicher Höhe angeordnet. Bei dem beispielhaft dargestellten prismatischen Hohlraum 21 sind die Langlöcher 30 entlang der Kanten 36 des Hohlraums 21 angeordnet. Jedes der Langlöcher 30 ist vorzugsweise an einer einer Kante 36 entsprechenden Winkelposition angeordnet, so dass die Langlöcher 30 die jeweiligen Kanten 36 unterbrechen.
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Vorzugsweise sind alle Langlöcher 30 gleich ausgebildet, weshalb nachfolgend nur ein Langloch 30 exemplarisch beschrieben ist. Das Langloch 30 hat längs der Arbeitsachse 4 eine größere Abmessung als entlang der Oberfläche der Aufnahmehülse 20 in Umfangsrichtung 44 um die Arbeitsachse 4, der Unterschied liegt beispielsweise im Bereich von 0,5 cm bis 3 cm. Die Abmessung in Umfangsrichtung 44 entspricht im Wesentlichen einem Durchmesser der Kugel 32, um diese zu führen, während die größere Abmessung längs der Arbeitsachse 4 der Kugel 32 eine Bewegung längs der Arbeitsachse 4 ermöglicht. Das Langloch 30 hat einen mittleren Abschnitt 45, der den Verriegelungskörper, z. B. die Kugel 32, bei einer Bewegung längs der Arbeitsachse 4 führt. Seitenflächen 46 des mittleren Abschnitts 45 können Segmente eines Zylindermantels sein, welche parallel zu einer Bewegungsbahn der Kugel 32, z. B. parallel zu der Arbeitsachse 4, ausgerichtet sind. Das Langloch 30 ist in Schlagrichtung 6 durch ein vorderes Endstück 47 und entgegen der Schlagrichtung 6 durch ein hinteres Endstück 48 abgeschlossen. Das vordere Endstück 47 kann eine zur Arbeitsachse 4 senkrechte, ebene Fläche 49 aufweisen. Die Kugel 32 kann an dieser Fläche 49 nur punktuell anliegen.
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Die nachfolgenden Betrachtung der Geometrie des Langlochs 30 beschränkt sich auf dessen Rand 50 unter Vernachlässigung einer Tiefe des Langlochs 30 oder einer Wandstärke 51 der Aufnahmehülse 20. Der Rand 50 ist die Form des Langlochs 30 an einer radialen Außenfläche 52 der Aufnahmehülse 20. Für eine weitere Beschreibung des Randes 50 kann eine Schnittebene 53 durch die Aufnahmehülse 20 herangezogen werden, welche senkrecht zu einer radialen Richtung 52 der Aufnahmehülse 20 ist. Die Schnittebene 53 ist durch die in Umfangsrichtung 44 äußersten Punkte gelegt, um die maximale Abmessung in Umfangsrichtung 44 abzubilden. In der Schnittebene 53 liegen vorzugsweise die längs der Arbeitsachse 4 am weitesten vorstehenden Punkte des Verriegelungskörpers, z. B. der Kugel 32. Eine nahezu analoge Beschreibung des Randes 50 nutzt eine Projektion des Langlochs 30 auf eine zylindrische Projektionsfläche, welche konzentrisch zu der Arbeitsachse 4 angeordnet ist.
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Der geschlossene Rand 50 des Langlochs 30 setzt sich vollständig aus zwei Längsseiten 54, einer vorderen Abschlussseite 55 und einer hinteren Abschlussseite 56 zusammen. Die Längsseiten 54 sind die Abschnitte des Randes 50, welche zueinander in einem in Umfangsrichtung 44 konstanten Abstand 57 angeordnet sind. Die gegenüberliegenden Längsseiten 54 sind in jedem Schnitt senkrecht zur Arbeitsachse 4 gleich weit voneinander entfernt. Bereiche des Randes 50, welche in einem Schnitt senkrecht zur Arbeitsachse 4 in einem anderen Abstand zueinander angeordnet sind, insbesondere einem geringeren. Abstand, sind der vorderen Abschlussseite 55 oder der hinteren Abschlussseite 56 zugeordnet. Die Längsseiten 54 können Teile der zylindrischen Segmente des mittleren Abschnitts 45 sein. In der vorliegend dargestellten Ausführungsform sind die Längsseiten 54 geradlinig und parallel zu der Arbeitsachse 4 orientiert. Die Längsseiten 54 begrenzen das Langloch 30 im wesentlichen in Umfangsrichtung 44. Die Längsseiten 54 dienen der Führung der Kugeln 32 längs der Arbeitsachse 4.
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Die vordere Abschlussseite 55 berührt die beiden in Schlagrichtung 6 weisenden, vorderen Enden der Längsseiten 54, die hintere Abschlussseite 56 berührt die beiden entgegen die Schlagrichtung 6 weisenden, hinteren Enden der Längsseiten 54. Die Abschlussseiten 56 schließen das Langloch 30 im Wesentlichen längs der Arbeitsachse 4 ab. Die Abschlussseiten 56 haben keine halbkreisförmige Form. Die Kugel 32 berührt anliegend an der Abschlussseite 55 nur eine Mitte der Abschlussseite 56. Die Abschlussseiten 56 sind verglichen zu einem die Längsseiten 54 verbindenden halbkreisförmigen Abschluss des Langlochs 30 längs der Arbeitsachse 4 gestaucht. Eine Abmessung 58 der Abschlussseiten 55 längs der Arbeitsachse 4 ist geringer als die Hälfte des Abstands 57 zwischen den Längsseiten 54. Die beispielhafte Abschlussseite 55 hat einen längs der Umfangsrichtung 44 geradlinigen Abschnitt 59. Der geradlinige Abschnitt 59 verbindet die beiden gegenüberliegenden Längsseiten 54 auf die kürzeste Weise. Die Länge 60 des geradlinigen Abschnitts 59 kann wenigstens 60%, z. B. wenigstens 80% des Abstandes 57 zwischen den Längsseiten 54 entsprechen. Gebogene Abschnitte 61 der Abschlussseite 55 schließen den geradlinigen Abschnitt 59 an die Längsseiten 54 an.
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An den Innenflächen 35 der Aufnahmehülse 20 können Längsnuten 70 vorgesehen sein, die in gleichen Winkelpositionen um die Arbeitsachse 4 wie die Langlöcher 30 angeordnet sind und parallel zur Arbeitsachse 4 verlaufen. Jede der Längsnuten 60 ist an einer einer Kante 36 entsprechenden Winkelpositionen angeordnet. Die Anzahl der Längsnuten 60 stimmt mit der Anzahl der Langlöcher 30 überein, welche größer als die Zahl der Kanten 36 des prismatischen Hohlraums sein können. Die Längsnut 70 kann längs der Arbeitsachse 4 in beide Richtung über das Langloch 30 hinausragen. Die Längsnuten 70 verlaufen durch die Langlöcher 30, und sind somit durch die Langlöcher 30 unterbrochen. Ein in Schlagrichtung 6 weisendes, vorderes Ende 71 der Längsnut 70 ist in Schlagrichtung 6 zu der vorderen Abschlussseite 55 des Langlochs 30 versetzt und ein entgegen der Schlagrichtung 6 weisendes, hinteres Ende 72 der Längsnut 70 ist entgegen der Schlagrichtung 6 zu der hinteren Abschlussseite 56 des Langlochs 30 versetzt. Die Längsnut 70 verläuft durch die beiden Abschlussseiten 55, 56. Das hintere Ende 72 reicht vorzugsweise von der hinteren Stirnseite 42 des Hohlraums 21 bis zu dem Langloch 30. Das vordere Ende 71 ist vorzugsweise von der vorderen Stirnseite 41 des Hohlraums 21 deutlich beabstandet. Ein Abstand der vorderen Stirnseite 41 von dem vorderen Ende 71 ist beispielsweise länger als das vordere Ende 71 selbst, d. h. seine Abmessung längs der Arbeitsachse 4. Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die Längsnut 70 nur mit einer Abschlussseite 55, 56 überlappt. Die Längsnut 70 besteht somit nur aus einem vorderen Ende 71 oder einem hinteren Ende 72. Eine offene Seite 73 der Längsnut 71, 72 grenzt an die Abschlussseite 55, 56 an. Eine Breite 74, d. h. Abmessung in Umfangsrichtung, der Längsnut 70 entspricht beispielsweise der Länge 60 des geradlinigen Abschnitts 59 der Abschlussseiten 55, 56.
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Ein Nutboden 75 der Längsnut 70 ist vorzugsweise eben und senkrecht zu einer radialen Richtung 76. Die radiale Richtung 76 ist auf die Arbeitsachse 4 bezogen. Eine Winkelabmessung des Nutbodens 75 in Umfangsrichtung 44 ist wenigstens doppelt so groß wie eine Winkelabmessung der gerundeten Kante 36. Die Kanten 36 sind nur mit einer konvexen Krümmung ausgebildet, vorzugsweise mit einem einzigen Krümmungsradius und gehen tangential in die benachbarten ebenen Innenflächen 35 über. Die Kanten 36 liegen vollständig innerhalb eines Prismas, das anstelle der gerundeten Kanten 36 linienförmige Kanten aufweist. Die Längsnuten 70 schneiden das Prisma und liegen wenigstens teilweise außerhalb des Prismas. Eine Tiefe der Längsnuten 70 ist geringer als eine Wandstärke 51 der Wand 31 der Aufnahmehülse 20 und beträgt beispielsweise 5% bis 50% der Wandstärke 51. Die Tiefe kann beispielsweise derart gewählt sein, der Nutboden 75 tangential zu der Kante 36 ist. Ein Abstand 77 in radialer Richtung 76 der Kante 36 zu der Arbeitsachse 4 ist gleich einem Abstand 78 des Nutbodens 75 zu der Arbeitsachse 4.
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Die Längsnuten 70 werden vorzugsweise durch Umformen, z. B. Fließpressen, ausgebildet, alternativ spanend hergestellt. Die Langlöcher 30 können mittels eines Fräskopfes in die Aufnahmehülse 20 durch die zuvor geformten Längsnuten 70 gefräst werden.
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7 und 8 zeigen eine Aufnahmehülse 20 mit einem weiteren Langloch 80. Das Langloch 80 hat einen mittleren Abschnitt 81 mit zu der Arbeitsachse 4 parallel ausgerichteten Flächen 82 zum Führen der Kugel 32. Die Flächen 82 können Segmente einer Zylindermantelfläche sein. An das Mittelstück 81 schließt sich in Schlagrichtung 6 ein vorderes Endstück 83 und entgegen der Schlagrichtung 6 ein hinteres Endstück 84 an. Das vordere Endstück 83 hat eine zur Arbeitsachse 4 senkrecht ausgerichtete ebene Stirnfläche 85. Ein Rand 86 des Langlochs 80 an der Außenfläche 52 des Aufnahmehülse 20 besteht aus zwei gegenüberliegenden Längsseiten 87 gebildet durch das zylindrische Mittelstück 81 und einer vorderen Abschlussseite 88 und einer hinteren Abschlussseite 89. Die vordere Abschlussseite 88 ist zumindest abschnittsweise abgeflacht und nicht halbkreisförmig.
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9 zeigt einen Teilschnitt parallel zu der Arbeitsachse 4 und durch das Langloch 80. Eine Nut 90 ist in die Wand 31 in axialer Verlängerung zu dem Langloch 80 eingebracht. Die beispielhafte Nut 90 hat einen vorderes Ende 91, welches über das Langloch 80 in Schlagrichtung 6 hinausragt, und ein hinteres Ende 92, welches über das Langloch 80 entgegen der Schlagrichtung 6 hinausragt. Ein Nutboden 93 der Nut 90 ist eben und senkrecht zu der radialen Richtung 76, d. h. tangential zu einem zu der Arbeitsachse 4 virtuellen koaxialem Zylinder.
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Die Nut 90 verläuft entlang einer der Kanten 36. Eine Tiefe der Nut 90, d. h. ihre Abmessung in radialer Richtung 76, ist vorzugsweise so gewählt, dass ein Abstand des Nutbodens 93 zu der Arbeitsachse 4 gleich einem Abstand der Kante 36 zu der Arbeitsachse 4 ist. Die Nut 90 verbreitert die gerundete Kante 36 in Umfangsrichtung 44 zu einer ebenen Facette. Die Nut 90 ist längs der Arbeitsachse 4 kürzer als die Kante 36.
