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Die Erfindung betrifft eine Arbeitsraumabdeckung für eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Werkzeugmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken.
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Arbeitsraumabdeckungen der genannten Art dienen zur Abgrenzung des Arbeitsraums einer Werkzeugmaschine gegen innere Räume derselben, in denen sich Führungen, Antriebe, Messeinrichtungen und dergleichen befinden.
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Dazu ist zum Beispiel aus der
DE 10 2011 052 406 A1 ein Lamellenpanzer bekannt, zu dem ein zickzackförmig gefalteter Balg sowie eine Lamellenanordnung gehören. Der Balg dient als Lamellenträger und ist entlang einer Bewegungsrichtung beweglich geführt. Die Lamellen werden dabei je nach Balgposition und Bewegung zu einem Paket zusammengeschoben oder einem flächigen Lamellenpanzer auseinandergezogen. Die Lamellen überlappen einander und halten von der Werkstückbearbeitung herrührende Späne von dem Balg fern.
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Es zeigt sich, dass der Lamellenpanzer eine gute Abschirmwirkung hat. Dennoch ist nicht auszuschließen, dass Materialien aus dem Arbeitsraum hinter den Lamellenpanzer und somit zu dem Lamellenträger gelangen können. Solche Substanzen oder Objekte können Schäden verursachen. Insbesondere können sie sich in Lamellentaschen ansammeln, die an dem ortsfesten Ende des Lamellenpanzers zur Aufnahme des Lamellenpakets vorgesehen sind.
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Aus der
DE 44 37 766 A1 ist eine Faltenwandanordnung für die Führungen eines Maschinentischs bekannt, die an den Spänekanal angrenzenden angeordnet ist und gewinkelte Lamellen aufweist.
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Die Lamellen bestehen aus Metall und sind an einem Faltenbalg angeheftet.
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Aus der
DE 10 2011 052 406 A1 ist eine Werkzeugmaschine mit einer Lamellenabdeckung bekannt, die an den Arbeitsraum grenzt. Die Lamellenabdeckung umfasst wiederum Metalllamellen, die an einem Faltenbalg gehalten sind.
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Es ist Aufgabe der Erfindung diesem Umstand abzuhelfen.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Arbeitsraumabdeckung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1:
Erfindungsgemäß ist dem Lamellenträger ein Späne-Kanal zur Abfuhr von hinter den Lamellenpanzer gelangten Spänen zugeordnet. Dieser Späne-Kanal erstreckt sich entlang der zum Beispiel horizontalen oder auch vertikalen Bewegungsrichtung des Lamellenträgers. Gelangen Späne während der Arbeit der Werkzeugmaschine hinter den Lamellenpanzer, können diese Späne über den Späne-Kanal abgeführt werden. Dies ermöglicht einen Betrieb der Werkzeugmaschine mit verminderter Rücksicht auf den Lamellenpanzer. Dieser besteht aus einander teilweise überlappenden Lamellen, die zu einem Lamellenpaket zusammengeschoben oder zu einem flächigen Panzer ausgezogen werden können. Gerade beim Zusammenschieben kann es bei hoher Dynamik dazu kommen, dass Späne, Abrieb, Kühlschmiermittel oder sonstige Substanzen hinter die Lamellen und somit zu dem Lamellenträger gelangen. Werden solche Substanzen nun sicher abgeführt, kann mit hoher Dynamik, insbesondere hohen oder erhöhten Beschleunigungen von Schlitten oder sonstigen bewegten Teilen der Werkzeugmaschine gearbeitet werden, deren Führungen und/oder Antriebe durch die Arbeitsraumabdeckung von dem Arbeitsraum getrennt sind.
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Der Späne-Kanal weist vorzugsweise zwei sich in Bewegungsrichtung des Lamellenträgers erstreckende Wände auf, zwischen denen der Lamellenträger beweglich gehalten oder geführt ist. Zur Führung des Lamellenträgers können gesonderte Mittel wie Führungsschienen oder dergleichen vorhanden sein. Alternativ kann die Führung des Lamellenträgers auch von den beiden Wänden übernommen werden. Wesentlich ist ein ausreichender Freiraum in dem Späne-Kanal zur Aufnahme von Fluiden und Objekten, die aus dem Arbeitsraum der Werkzeugmaschine zu dem Lamellenträger gelangt sind.
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Der Lamellenträger kann durch ein unterbrechungsfrei ausgebildetes (geschlossenes) gefaltetes Flächengebilde oder auch durch ein Gebilde mit mehreren Öffnungen gebildet sein. Die geschlossene Form verhindert jedoch besser eine weitere Verschleppung von Fluiden oder Objekten aus dem Arbeitsraum in den Bereich hinter dem Lamellenträger.
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Eine der Wände des Späne-Kanals erstreckt sich vorzugsweise in einen Zwischenraum, der zwischen dem Lamellenpanzer und dem Lamellenträger ausgebildet ist. Rückseitig an dem Lamellenpanzer anhaftende Fluide oder Partikel können frei abtropfen. Vorderseitig anhaftende Partikel oder Fluide können dies ebenfalls. Das von dem Lamellenpanzer abtropfende Material fällt in einen Späneabführkanal, der sich unterhalb des Arbeitsraums der Werkzeugmaschine erstreckt. Das an den Lamellenträger gelangte Material (Partikel und Fluide) wird jedoch in den Späne-Kanal überführt.
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Der Späne-Kanal ist vorzugsweise bodenseitig offen. Dies gilt insbesondere für Arbeitsraumabdeckungen mit horizontaler Bewegungsrichtung. Bei Arbeitsraumabdeckungen mit vertikaler Bewegungsrichtung kann der Späne-Kanal auch einen geschlossenen Boden aufweisen und stirnseitig offen ausgebildet sein. Die Störstoffe (Partikel und Fluide) fließen dann vertikal, d. h.
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in Bewegungsrichtung. Bei horizontaler Bewegungsrichtung fließen sie hingegen ebenfalls vertikal, dadurch aber quer zur Bewegungsrichtung ab.
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An dem maschinengestellseitigen Ende des Lamellenpanzers kann eine Aufnahmetasche für diesen vorgesehen sein. Vorzugsweise ist auch die Aufnahmetasche des Lamellenpanzers mit dem Späne-Kanal verbunden. So können Späneansammlungen an den Enden des Bewegungswegs innerhalb der Aufnahmetaschen vermieden werden.
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Die Abfuhr von Spänen, Fluiden oder sonstigen Partikeln kann durch eine Spüleinrichtung gefördert werden. Eines solche kann z. B. Spülfluid (Gas, Luft, Flüssigkeit, z. B. sauberes Kühl-Schmiermittel) so zwischen den Lamellenpanzer und den Lamellenträger leiten, dass dieser Zwischenraum gereinigt wird. Es ist alternativ oder ergänzend auch möglich, die am (bezüglich der Bewegungsrichtung) ortsfesten Ende des Lamellenpanzers angeordneten Taschen für die Lamellenpakete mit einer Spüleinrichtung zu versehen. Jede oben genannte Spüleinrichtung kann permanent oder zeitweilig, z. B. periodisch oder lediglich bedarfsweise aktiv sein.
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Der Lamellenträger weist ein maschinengestellseitiges Ende und ein schlittenseitiges Ende auf. Das maschinengestellseitige Ende ist in Bewegungsrichtung unbeweglich (ortsfest) während das schlittenseitiges Ende mit dem Schlitten gemeinsam beweglich ist. Die erfindungsgemäße Arbeitsraumabdeckung ermöglicht hohe Schlittengeschwindigkeiten und Schlittenbeschleunigungen ohne Rücksicht auf die Bewegungsrichtung, d. h. ob sie gegen oder in Überlappungsrichtung der Lamellen des Lamellenpanzers gerichtet ist.
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Der Späne-Kanal führt vorzugsweise in den zentralen Späneabführkanal der Maschine, der sich unterhalb des Arbeitsraums derselben erstreckt. Dies garantiert eine einfache und wirksame Späneabfuhr.
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Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung oder von Ansprüchen. Es zeigen:
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1 eine Werkzeugmaschine mit erfindungsgemäßer Arbeitsraumabdeckung, in schematisierter Prinzipdarstellung.
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2 die Arbeitsraumabdeckung der Werkzeugmaschine nach 1, in schematisierter Vorderansicht.
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3 die Arbeitsraumabdeckung, in ausschnittsweiser Schnittdarstellung schematisiert.
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4 die Arbeitsraumabdeckung, in schematisierter Schnittdarstellung.
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5 eine ausschnittsweise perspektivische Detailansicht der Arbeitsraumabdeckung nach 2, geschnitten entlang der Schnittlinie A.
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6 ein Detail der Arbeitsraumabdeckung nach 2, geschnitten entlang der Schnittlinie B.
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7 ein weiteres Detail der Arbeitsraumabdeckung nach 2, geschnitten entlang der Schnittlinie C.
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8 eine Perspektivdarstellung des Schnitts nach 7 und
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9 ein Detail der Arbeitsraumabdeckung nach 2, geschnitten, entlang der Schnittlinie E.
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In 1 ist eine schematische Veranschaulichung einer Werkzeugmaschine 10 gegeben, die einen durch eine Einhausung 11 abgegrenzten Arbeitsraum 12 aufweist. Zu der Werkzeugmaschine 10 gehört ein Maschinengestell 13, an dem ein Werkstückträger 14 vorzugsweise beweglich, d. h. zum Beispiel in einer Horizontalrichtung Z verschiebbar gelagert ist. Außerdem kann der Werkstückträger 14 einen Drehtisch 15 und/oder andere Mittel zur Werkstückpositionierung tragen.
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Unterhalb des Werkstückträges 14 ist ein Späneabfuhrkanal 16 angeordnet, der sich mindestens bis zu einem Bereich unterhalb einer Arbeitsraumabdeckung 17 erstreckt, die den Arbeitsraum 12 in einer ausgewählten Richtung, beispielsweise insbesondere in Z-Richtung begrenzt. In den Arbeitsraum 12 ragt (mindestens) eine Arbeitsspindel 18, die mit einem Werkzeug zur Bearbeitung des Werkstücks zu verbinden ist. Die Arbeitsspindel 18 ist in mindestens einer Richtung quer zur Z-Richtung bewegbar, d. h. beispielsweise in X-Richtung und in Y-Richtung, außerdem ist sie drehend angetrieben.
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Die Arbeitsspindel 18 ist von einem Schlitten 19 getragen, der über zwei nicht weiter veranschaulichte Führungen in X-Richtung und in Y-Richtung beweglich an dem Maschinengestell 13 gelagert und über positionsgeregelte Stellantriebe definiert verfahrbar ist. Die dazu dienenden mechanischen Komponenten liegen in einem durch die Arbeitsraumabdeckung 17 von dem Arbeitsraum 12 abgetrennten Innenraum der Werkzeugmaschine 10.
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Die Arbeitsraumabdeckung 17 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Teilabdeckungen 17a, 17b für die Bewegung in X-Richtung und in Y-Richtung. 2 veranschaulicht die Abdeckungen 17a und 17b nochmals in Vorderansicht und in einer abweichenden Position des Schlittens 19.
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Die 3 und 4 dienen der Veranschaulichung des Grundaufbaus einer Arbeitsraumabdeckung am Beispiel der Arbeitsraumabdeckung 17a. Wie ersichtlich, weist diese einen Lamellenpanzer 20 auf, der aus einzelnen streifenartigen Lamellen 21, 22, 23, 24 aus steifem Material, beispielsweise Blech, insbesondere Stahlblech besteht. Die einzelnen Lamellen sind jeweils entlang einer langen Kante 25 mit einem aus Sicht des Arbeitsraums 12 hinter dem Lamellenpanzer 20 liegenden Lamellenträger 26 verbunden. Dies ist in 3 am Beispiel der Lamelle 21 dargestellt. Auch die anderen Lamellen 22 bis 24 sind entsprechend mit dem Lamellenträger 26 verbunden.
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Die von der Kante 25 abliegende freie Kante 27 liegt auf der benachbarten Lamelle 22 auf und unter federnder Vorspannung an dieser an. Wird der Lamellenpanzer 20 zusammengeschoben oder auseinander gezogen, gleitet die Kante 27 auf der Oberfläche der Lamelle 22. Entsprechendes gilt für die übrigen freien Kanten der übrigen Lamellen und deren jeweilige Nachbarlamelle.
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Der Lamellenträger 26 kann ein- oder mehrteilig aufgebaut sein. Beispielsweise umfasst er ein im Zickzack gefaltetes Flächengebilde 28, das beispielsweise aus einem Kunststoff-Verbundmaterial, imprägniertem oder gummiertem Gewebe oder dergleichen besteht. Es ist als ebener Balg ausgebildet. Von den an die Lamellen 21 bis 24 anstoßenden Stellen des Flächengebildes 28 ausgehend, können Zwischenwände 29, 30 usw. vorgesehen sein, die auf einem in 3 lediglich strichpunktiert angedeuteten Führungsmittel 31 wie zum Beispiel einer Schiene 31 (4) verschiebbar laufen.
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4 veranschaulicht die Arbeitsraumabdeckung 17a nochmals im Querschnitt, geschnitten entlang der strichpunktierten Linie IV-IV in 3.
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Der untere Randbereich 32 des Lamellenträgers 26 ragt in einen Späne-Kanal 33, der zwischen zwei vorzugsweise flach ausgebildeten und parallel zueinander orientierten Wänden 34, 35 ausgebildet ist. Der Späne-Kanal erschließt sich besser noch aus den 5 und 6. 5 gibt den Blick auf die Rückseite der Arbeitsraumabdeckung 17 frei, wobei zur besseren Veranschaulichung die rückseitige Begrenzung des Späneabfuhrkanals in Gestalt der Wand 34 weggelassen worden ist. Diese Wand 34 kann durch ein gesondertes Blech oder auch durch eine Fläche des Maschinengestells gebildet werden. Ersichtlich ist der Späne-Kanal 33 unterhalb des Lamellenträgers 26 frei, wobei er sich trichterförmig zu einem unteren Ende hin verjüngt, das, wie aus 1 ersichtlich, in den Späneabführkanal 16 mündet.
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Dem Lamellenpanzer 20 kann eine Aufnahmetasche 36 zugeordnet sein, in die der Lamellenpanzer 20 eingeschoben wird, wenn er zusammengeschoben ist. Diese Aufnahmetasche 36 kann zum Arbeitsraum hin durch eine Wand 37 abgetrennt sein, wobei sich diese Wand 37 und somit die dahinterliegende Tasche, wie 1 zeigt, auch außerhalb des Arbeitsraums 12 befinden kann.
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Unterhalb dieser Aufnahmetasche 36 kann ein in den Späne-Kanal 33 mündender Fangraum 38 ausgebildet sein, der zur Aufnahme von Fluiden und Partikeln dient, die von dem zusammengeschobenen Lamellenpaket des Lamellenpanzers 20 abtropfen oder abfallen. Der Fangraum 38 weist vorzugsweise einen geneigten Boden 39 auf, um abgetropftes Material in den Späne-Kanal zu leiten. Es wird dazu. auch auf 8 verwiesen, die insbesondere den Übergang vom Fangraum 38 zu dem Späne-Kanal 33 veranschaulicht.
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Zur Verbesserung der Späneabfuhr kann vorgesehen sein, den Späne-Kanal und/oder den Fangraum 38 mit einem geeigneten gasförmigen oder flüssigem Fluid wie beispielsweise Druckluft, Kühlschmiermittel oder dergleichen, zu spülen. Über entsprechende geneigte Spanleitbleche können Späne zu dem Späneabführkanal 16 geführt werden. Es können eine oder mehrere Spüleinrichtungen vorgesehen sein, die die dem Lamellenträger 26 zugewandte Rückseite des Lamellenpanzers 20 und/oder die dem Lamellenpanzer 20 zugewandte Vorderseite des Lamellenträgers 26 wenigstens an einer Stelle mit einem gasförmigen oder flüssigen Fluid bespülen. Damit kann die Ausbildung von Späneansammlungen an dem Lamellenpanzer 20, dem Lamellenträger 26 oder in den Aufnahmetaschen 36 vermieden werden.
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Die erfindungsgemäße Anordnung wenigstens eines Endes 32 eines Lamellenträgers 26 in einem Späne-Kanal 33 ist 9 auch für die vertikal bewegliche Arbeitsraumabdeckung 17b zu entnehmen. Dort sind die hinter dem Lamellenträger 26 liegende Wand 34 und die zwischen dem Lamellenpanzer 20 und dem Lamellenträger liegende bzw. dazwischen ragende Wand 35 durch einen nicht unterbrochenen Boden 40 miteinander verbunden. Der Späne-Kanal 33 verläuft hier parallel zu diesem Boden 33 und somit parallel zu der Bewegungsrichtung der Arbeitsraumabdeckung 17b. Dieser Späne-Kanal 33' mündet in den zuvor beschriebenen Späne-Kanal 33 und dient wie dieser zur Abfuhr von Fluiden, Stäuben und sonstigen Partikeln, die hinter den Lamellenpanzer gelangt sein können. Wiederum kann eine Spüleinrichtng vorgesehen sein, um die Späneabfuhr zu fördern.
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Die insoweit beschriebe Arbeitsraumabdeckung 17 arbeitet wie folgt:
Im Betrieb befinden sich in dem Arbeitsraum 12 der Werkzeugmaschine 10 nach 1 ein Werkstück und mindestens ein von Arbeitsspindel 18 gehaltenes und drehend angetriebenes Werkzeug. Bei der Bearbeitung wird dieses mit dem Werkstück in Eingriff gebracht, so dass Material abgetragen wird und Späne entstehen. Diese werden zusammen mit eventuell verwendeten Kühlschmiermittel von dem Werkstück fortgeschleudert und landen letztendlich in dem Späneabführkanal 16. Ein Teil des Kühlschmiermittels und/oder der von dem Werkstück abgetragenen Partikel, insbesondere Späne oder Bruchstücke derselben gelangen auf den Lamellenpanzer 20, von dem sie größtenteils abfallen bzw. abtropfen.
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Gelegentlich kann der Schlitten 19 schnelle Fahrbewegungen machen, insbesondere um die Arbeitsspindel zwischen Werkzeugwechselposition und Arbeitsposition hin und her zu fahren oder um diese in verschieden Arbeitspositionen zu überführen. Diese Bewegungen sollen möglichst schnell absolviert werden, um die zur Bearbeitung des Werkstücks erforderliche Zeit zu minimieren. Dabei kann die Beschleunigung des Schlittens 19 bzw. dessen Geschwindigkeit unter Umständen so hoch werden, dass die Kante 27 (3) von der Außenfläche der Lamelle 22 kurzzeitig und stellenweise oder im Ganzen abhebt. Gleiches können die entsprechenden Kanten anderer Lamellen tun. Dadurch können unter Umständen Späne und Stäube sowie, falls vorhanden, Kühlschmiermittel in den Zwischenraum zwischen den Lamellenträger 26 und dem Lamellenpanzer 20 gelangen. Solche festen oder flüssigen Partikel werden sich nun nicht am unteren Ende des Lamellenträgers 26 sammeln, sondern von dort in den Späne-Kanal 33 überführt. Die sich in dem Späne-Kanal 33 sammelnden Partikel und Fluide gelangen dann in den Späneabführkanal 16, in dem typischerweise ein aktives Räummittel wie beispielsweise ein Späneabführband oder dergleichen, aktiv ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Arbeitsraumabdeckung
17 können höhere Arbeits- und Verstellgeschwindigkeiten von Maschinenteilen, wie insbesondere bewegten Schlitten und dergleichen, erreicht werden, deren Antriebs- und Führungseinrichtung durch die Arbeitsraumabdeckung
17 von einem Arbeitsraum getrennt ist. Sollten Fluide oder Partikel den Lamellenpanzer
20 durchdringen, werden sie kontrolliert durch den gesondert vorgesehenen Späne-Kanal
30 oder
33' abgeführt. Insbesondere werden Späne, die hinter den Lamellenpanzer gelangen und durch die Hin- und Herbewegung desselben an das ortsfeste Ende des Hubs der Arbeitsraumabdeckung
17 befördert werden, durch einen Fangraum
38 aufgenommen und abgeführt. Die Ausbildung von Spänenestern außerhalb des Arbeitsraums
12 und die Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit der Werkzeugmaschine
10 werden wirksam vermieden. Bezugszeichen:
| 10 | Werkzeugmaschine |
| 11 | Einhausung |
| 12 | Arbeitsraum |
| 13 | Maschinengestell |
| 14 | Werkstückträger |
| Z | Bewegungsrichtung des Werkstückträgers 14 |
| 15 | Drehtisch |
| 16 | Späneabführkanal |
| 17 | Arbeitsraumabdeckung |
| 18 | Arbeitsspindel |
| X, Y | Bewegungsrichtungen der Arbeitsspindel 18 |
| 19 | Schlitten |
| 20 | Lamellenpanzer |
| 21–24 | Lamellen |
| 25 | Lange Kante der Lamelle 21 |
| 26 | Lamellenträger |
| 27 | freie lange Kante der Lamelle 21 |
| 28 | Flächengebilde |
| 29, 30 | Zwischenwände |
| 31 | Führungsmittel/Schiene |
| 32 | in Figur 4 unteres Ende des Lamellenträgers |
| 33, 33' | Späne-Kanal |
| 34, 35 | Wände |
| 36 | Aufnahmetasche |
| 37 | Wand |
| 38 | Fangraum |
| 39 | Boden des Fangraums 38 |
| 40 | Boden des Späne-Kanals 33' |
