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Die Erfindung betrifft eine Gießvorrichtung, die Verwendung einer solchen Vorrichtung und ein Verfahren zum Gießen.
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Druckgießen ist heute ein weit verbreitetes und erfolgreich angewendetes, industrielles Fertigungsverfahren zum Urformen von Teilen und Produkten in großen Stückzahlen. Das Hauptmerkmal dieses Verfahrens ist, dass eine Metallschmelze in Druckgießmaschinen unter hohem Druck mit großer Geschwindigkeit in eine mehrteilige, üblicherweise zweiteilige Gießform, die auch als Dauerform, Gießwerkzeug oder Formwerkzeug bezeichnet wird, gepresst wird, aus der das Druckgussstück nach dem Erstarren ausgeworfen wird.
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Die Maschinen bzw. Gießvorrichtungen zur Durchführung des Druckgießverfahrens sind heute meist vollautomatisiert und ermöglichen eine sehr rationelle Herstellung von maßgenauen Druckgussstücken mit hohen Ansprüchen an eine glatte, saubere Oberfläche. Druckgießmaschinen haben grundsätzlich die Aufgabe, die Dauerform aufzunehmen, diese zu schließen, zu füllen, zu öffnen und das Druckgussstück auszuwerfen. In den dabei verwendeten Gießformen, die wegen der auftretenden mechanischen und thermischen Belastungen üblicherweise aus warmfesten Werkstoffen, vorzugsweise aus hochfesten Warmarbeitsstählen bestehen, können Metalle mit einer ausreichend niedrigen Schmelztemperatur verarbeitet werden, insbesondere die Metalle Kupfer, Aluminium, Magnesium, Zink, Zinn, Blei und ähnliche Metalle sowie Legierungen aus diesen Metallen.
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Unter Druckguss werden im Zusammenhang mit dieser Erfindung alle Verfahren verstanden, bei denen unter erhöhtem Druck zumindest flüssiges, breiiges oder pastenförmiges Gießmetall in eine Gießform gegossen wird. Darunter fallen insbesondere der Druckguss, das Squeeze Casting, das Thixocasting, das Thixomolding oder vergleichbare Verfahren.
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Der Hohlraum der Gießform bildet die dreidimensionale Geometrie des zu gießenden Druckgussstücks ab. Die Gießform ist hierbei so gestaltet, dass das erstarrte Druckgussstück ohne Schwierigkeiten aus der Gießform entformt werden kann. Deshalb besteht die Gießform üblicherweise aus einer festen bzw. ortsfesten Formhälfte und einer beweglichen Formhälfte. Im gießbereiten Zustand bzw. in Gießstellung sind beide Formhälften der Gießform geschlossen. Sie werden durch die Schließkraft oder Zuhaltekraft der Druckgießmaschine während des Gießvorgangs zugehalten.
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Beim Aufteilen der Formhälften wird die Trennebene üblicherweise so gelegt, dass beim Öffnen der Gießform das Druckgussstück in der beweglichen Formhälfte bleibt und in Richtung der Öffnung aus der Gießform ausgeworfen werden kann.
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Die beiden Formhälften bestimmen somit üblicherweise die Hauptformteilung und formen auch üblicherweise den größten Teil der Kontur des zu gießenden Druckgussstücks.
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Oft ist es aber erforderlich, in die Formhälften so genannte feste Kerne einzubauen, die vorwiegend zur Ausformung von Bohrungen, Sacklöchern, Durchbrüchen oder Aussparungen im Druckgussteil dienen. Sie dürfen in keinem Fall das Öffnen der Dauerform oder das Auswerfen des Druckgussstücks behindern.
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Zur Ausformung von Hohlräumen im Druckgussstück, beispielsweise von Bohrungen, Aussparungen, Durchbrüchen oder Sacklöchern, die nicht in Formschließrichtung verlaufen, sind bewegliche Kerne und/oder Konturteile erforderlich. Diese sind hierbei so gestaltet, dass sie die entsprechende Kontur im Druckgussstück ausformen.
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Diese Kerne werden hierbei vor dem Gießen in die Gießform eingefahren und nach dem Gießen wieder gelöst, d. h. aus dem Druckgussstück herausgezogen. Hierzu dienen üblicherweise hydraulisch oder mechanisch betätigte Kernzieheinrichtungen, die auch als Kernzüge bezeichnet werden.
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Da bewegliche Kerne formbildende Teile der Dauerform sind und mit dem flüssigen Metall in Berührung kommen, werden sie üblicherweise ebenfalls aus warmfestem Werkstoff hergestellt.
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Die beweglichen Kerne werden üblicherweise in eingefahrener Gießstellung durch die beiden Formhälften verriegelt. Wenn jedoch aus konstruktiven Gründen eine Verriegelung durch die Formhälften nicht möglich ist, muss bei Verwendung eines hydraulischen Kernziehzylinders dessen Kolbenkraft größer sein als die durch den Gießdruck auf die Projektionsfläche des Kerns ausgeübte Kernsprengkraft.
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Bei Verwendung eines hydraulischen Kernziehzylinders wird dieser üblicherweise auch so dimensioniert, dass dessen Zugkraft größer ist als die Aufschrumpfung des Druckgussstücks um den beweglichen Kern.
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Problematisch in der Herstellung sind häufig Druckgussstücke, die einen Hohlraum mit einer Hinterschneidung bzw. mit einem Hinterschnitt aufweisen. Ein solcher Hohlraum mit Hinterschnitt lässt sich zwar oftmals mit einem beweglichen Kern realisieren, der vor dem Auswerfen des Druckgussstücks aus dem Druckgussstück gezogen wird, es sind aber auch Situationen bekannt, in denen der bewegliche Kern zwar in eine Gießstellung bewegbar ist, aber nach dem Gießen aufgrund der Anordnung und Ausbildung des Hinterschnitts nicht mehr mit der Kernschiebe- und -zieheinrichtung aus dem Druckgussstück ziehbar ist. Solche Druckgussstücke lassen sich daher entweder nicht durch Druckgießen herstellen oder müssen aufwendig konstruktiv geändert werden, damit sie durch Druckgießen herstellbar sind.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gießvorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung zum Druckgießen, zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Gießvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die erfindungsgemäße Gießvorrichtung, insbesondere Vorrichtung zum Druckgießen, weist einen mittels eines Schiebers linear bewegbaren Schieberkern, der zur Ausformung einer einen Hinterschnitt aufweisenden Kontur eines Gussstücks vor dem Gießen in eine zwei Gießformhälften umfassende Gießform der Gießvorrichtung in eine Gießstellung bewegbar ist, und linear bewegbare Auswerfer, die das Gussstück nach dem Gießen aus einer Gießformhälfte der geöffneten Gießform in Richtung Öffnung auswerfen, auf, wobei der Schieberkern zur zumindest teilweisen Freistellung des Hinterschnitts nicht durch Ziehen des Schiebers, sondern dadurch vom Gussstück lösbar ist, dass der Schieber samt Schieberkern beim Auswerfen des Gussstücks mit dem Gussstück verschoben wird, wobei die Bewegungsrichtung des Schiebers samt Schieberkerns schräg zur linearen Bewegungsrichtung der Auswerfer verläuft, so dass der Schieberkern während des Auswerfens des Gussstücks zwangsweise quer zur Auswerfrichtung vom Gussstück wegbewegt wird.
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Mit der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung lassen sich neue Geometrien von Gussstücken schaffen.
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Es kann von Vorteil sein, wenn das Gussstück nach der zumindest teilweisen Freistellung des Hinterschnitts von einem Manipulator aufnehmbar und zur weiteren Bearbeitung wegführbar ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn der Schieberkern durch eine mittels des Manipulators durchgeführte Drehbewegung des Gussstücks vollständig freistellbar ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn der Schieber samt Schieberkern nach der Freistellung in eine Ausgangsstellung oder eine Gießstellung bewegbar, insbesondere ziehbar, ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn die Gießform eine feste Gießformhälfte und eine bewegliche Gießformhälfte umfasst, wobei die Auswerfer sowie der Schieber samt Schieberkern der beweglichen Gießformhälfte zugeordnet sind.
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Es kann von Vorteil sein, wenn der Schieber samt Schieberkern Teil einer mechanischen, pneumatischen oder vorzugsweise hydraulisch betätigbaren Kernschiebe- und -zieheinrichtung ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn das Verschieben des Schiebers samt Schieberkern beim Auswerfen des Gussstücks aktiv mittels der Kernschiebe- und -zieheinrichtung erfolgt.
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Es kann von Vorteil sein, wenn das Verschieben des Schiebers samt Schieberkern beim Auswerfen des Gussstücks passiv durch Bewegen des Gussstücks mittels der Auswerfer erfolgt.
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Es kann von Vorteil sein, wenn neben dem Schieber wenigstens ein weiterer Schieber mit Schieberkern vorgesehen ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn die Gießform bzw. die bewegliche Formhälfte und/oder ein weiterer Schieber mit Schieberkern so ausgebildet sind, dass nach dem Auseinanderfahren der Gießformhälften und/oder nach dem Ziehen des weiteren Schiebers mit Schieberkern aus dem Gussstück ein Freiraum im Gussstück entsteht, in den der Schieberkern des Schiebers beim Auswerfen des Gussstücks hineinbewegbar ist.
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Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Herstellung von Gussstücken, insbesondere von Druckgussstücken für die Automobilindustrie, insbesondere eines Gehäuses eines Achsgetriebes, vorzugsweise eines Vorderachsgetriebes.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Gussstücks, in eines Druckgussstücks unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 10, wobei
vor dem Gießen ein Schieberkern zur Ausformung einer einen Hinterschnitt aufweisenden Kontur eines Gussstücks mittels eines Schiebers linear in eine zwei Gießformhälften umfassende Gießform der Gießvorrichtung in eine Gießstellung bewegt wird,
wobei das Gussstück nach dem Gießen mittels Auswerfer aus einer Gießformhälfte der geöffneten Gießform in Richtung Öffnung ausgeworfen wird,
wobei der Schieberkern zur zumindest teilweisen Freistellung des Hinterschnitts nicht durch Ziehen des Schiebers, sondern dadurch vom Gussstück gelöst wird, dass der Schieber samt Schieberkern beim Auswerfen des Gussstücks mit dem Gussstück verschoben wird, wobei die Bewegungsrichtung des Schiebers samt Schieberkerns schräg zur linearen Bewegungsrichtung der Auswerfer verläuft, so dass der Schieberkern während des Auswerfens des Gussstücks zwangsweise quer zur Auswerfrichtung vom Gussstück wegbewegt wird.
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Es kann von Vorteil sein, wenn das Verfahren ein Druckgießverfahren ist.
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Es kann von Vorteil sein, wenn das Gussstück nach der zumindest teilweisen Freistellung des Hinterschnitts von einem Manipulator aufgenommen und zu weiteren Bearbeitung des Gussstücks weggeführt wird.
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Es kann von Vorteil sein, wenn der Schieberkern durch eine mittels des Manipulators durchgeführte Drehbewegung des Gussstücks freigestellt wird.
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Es kann von Vorteil sein, wenn der Schieber samt Schieberkern nach der Freistellung in eine Ausgangsstellung oder eine Gießstellung bewegt, insbesondere gezogen, wird.
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Es kann von Vorteil sein, wenn der Schiebers samt Schieberkern beim Auswerfen des Gussstücks aktiv mittels einer Kernschiebe- und -zieheinrichtung verschoben wird.
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Es kann von Vorteil sein, wenn Schiebers samt Schieberkern beim Auswerfen des Gussstücks passiv durch Bewegen des Gussstücks mittels der Auswerfer verschoben wird.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass der Gießwerkstoff ein Gießmetall ist und vorzugsweise aus Aluminium, Magnesium, Zink oder Legierungen mit einem oder mehreren dieser Metalle besteht.
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Vorzugsweise bestehen der Schieber samt Schieberkern aus warmfesten Werkstoffen, insbesondere aus Warmarbeitsstahl, wobei die Oberfläche des Schieberkerns vorzugsweise nitriert ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- 1 in schematischer Darstellung eine geschlossene Gießform der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung von außen in Draufsicht auf die bewegliche Formhälfte,
- 2 den Gegenstand gemäß 1, aber ohne Darstellung der beweglichen Formhälfte,
- 3 den Gegenstand gemäß 2, aber ohne Darstellung der ortsfesten Formhälfte,
- 4 den Gegenstand gemäß 3, aber ohne Darstellung des Gussstücks,
- 5 in schematischer Darstellung eine Schnittansicht der geschlossenen Gießform mit Gussstück und
- 6 in schematischer Darstellung eine transparente Seitenansicht der geschlossenen Gießform mit Gussstück.
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In der Zeichnung sind die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Merkmale dargestellt und erläutert. In den Figuren verwendete gleiche Bezugsziffern bezeichnen hierbei immer auch gleiche Teile.
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Die in den Figuren nicht in allen Einzelheiten dargestellte erfindungsgemäße Gießvorrichtung zum Druckgießen eines Gussstücks 16, nämlich eines Vorderachsgetriebegehäuses, weist eine Gießform 22 auf, die eine bewegliche und eine ortsfeste Gießformhälfte 18, 20 umfasst. 1 zeigt in schematischer Darstellung die geschlossene Gießform 22 von außen in Draufsicht auf die bewegliche Formhälfte 18, die in dieser Ansicht vorliegend die ortsfeste Formhälfte 20 verdeckt.
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Die erfindungsgemäße Gießvorrichtung weist einen mittels eines Schiebers 10 linear bewegbaren Schieberkern 12 auf, der zur Ausformung einer einen Hinterschnitt 14 aufweisenden Kontur des Gussstücks 16 dient. Der Schieber 10 ist der beweglichen Formhälfte 18 zugeordnet und in 1 erkennbar.
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Zum besseren Verständnis ist in 2 die bewegliche Formhälfte 18 nicht mehr gezeigt. Gut erkennbar ist in 2 daher das Gussstück 16 und die Anordnung des vorgenannten Schiebers 10.
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Für das Verständnis des erfindungsgemäßen Lösens des Schieberkerns 12 vom Gussstück 16 sind in 3 zudem die ortsfeste Formhälfte 18 und in 4 zusätzlich das Gussstück 16 nicht mehr gezeigt. Gut erkennbar ist in 4 der Schieberkern 12 des Schiebers 10 und es ist mit Blick auf 3 verständlich, dass der Schieberkern 12 nicht durch Ziehen des Schiebers 10 vom Gussstück 16 lösbar ist.
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In den 1 bis 6 sind weitere Schieber 30, 32 und 34 mit Schieberkernen zum Ausformen weiterer Aussparungen und Hinterschnitte dargestellt, deren Schieberkerne sich allerdings im Gegensatz zum Schieberkern 12 des Schiebers 10 nach dem Gießen durch Ziehen der Schieber 30, 32 und 34 vom Gussstück 16 lösen und wegführen lassen.
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Zum Gießen sind alle Schieberkerne mittels der genannten Schieber 10, 30, 32 und 34 in eine Gießstellung bewegbar. Die 1 - 6 zeigen die Gießstellung, teils mit gegossenem Gussstück 16. Die Schiebe- und -ziehrichtungen sind in 5 durch Doppelpfeile markiert.
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Die Schieber 30, 32 und 34 werden nach dem Gießen und Erstarren des Gussstücks 16 mittels dafür vorgesehener Kernschiebe- und -zieheinrichtungen gezogen, so dass sich deren Schieberkerne vom Gussstück 16 lösen.
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Vorliegend ist der weitere Schieber 30 mit Schieberkern 36 vor dem Lösen des Schieberkerns 12 des Schiebers 10 zunächst aus dem Gussstück 16 zu ziehen, damit ein Freiraum entsteht, in den der Schieberkern 12 des Schiebers 10 beim Auswerfen des Gussstücks 16 hineinbewegbar ist.
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Zum Lösen des Schieberkerns 12 sind bei der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung hier nicht dargestellte linear bewegbare Auswerfer vorgesehen, welche das Gussstück 16 nach dem Gießen aus der beglichen Gießformhälfte 18 der geöffneten Gießform 22 in Richtung Öffnung auswerfen, wie dies allgemein aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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Der Schieberkern 12 wird hierbei zur zumindest teilweisen Freistellung des Hinterschnitts 14 allerdings nicht durch Ziehen des Schiebers 10, sondern dadurch vom Gussstück 16 gelöst, dass der Schieber 10 samt Schieberkern 12 beim Auswerfen des Gussstücks 16 mit dem Gussstück 16 verschoben wird, wobei die Bewegungsrichtung 24 des Schiebers 10 samt Schieberkern 12 schräg zur linearen Bewegungsrichtung 26 der Auswerfer verläuft, so dass der Schieberkern 12 während des Auswerfens des Gussstücks 16 zwangsweise in Querrichtung 28 zur Auswerfrichtung 26 vom Gussstück 16 wegbewegt wird. Die entsprechenden Bewegungsrichtungen 24, 26 und 28 sind in 5 eingezeichnet, wobei die Gießform 22 selbstverständlich zuvor durch Auseinanderfahren der beiden Gießformhälften zu öffnen ist und wobei die Schieber 30, 32 und 34 zuvor zu ziehen sind.
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Die Bewegungsrichtung 24 des Schiebers 10 samt Schieberkern 12 ist über einen vorgegebenen Weg derart schräg zur linearen Bewegungsrichtung 26 der Auswerfer, dass der Schieberkern bis zu 5 mm vom Gussstück 16 in Querrichtung 28 wegbewegbar ist.
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Anschließend wird das Gussstück von einem Manipulator aufgenommen und vorzugsweise mittels einer Drehbewegung vom Schieberkern 12 gefädelt, so dass der Schieber 10 samt Schieberkern 12 freigestellt ist und das Gussstücks 16 einer weiteren Bearbeitungsstation zuführbar ist.
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Der Schieber 10 samt Schieberkern 12 ist nach der Freistellung zurück in die Gießstellung ziehbar.
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Das Verschieben des Schiebers 10 samt Schieberkern 12 beim Auswerfen des Gussstücks 16 erfolgt aktiv mittels einer Kernschiebe- und -zieheinrichtung und/oder passiv durch Bewegen des Gussstücks 16 mittels der Auswerfer.
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Bezugszeichenliste
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(ist Teil der Beschreibung)
- 10
- Schieber
- 12
- Schieberkern
- 14
- Hinterschnitt
- 16
- Gussstück
- 18
- bewegliche Gießformhälfte
- 20
- feste Gießformhälfte
- 22
- Gießform
- 24
- Bewegungsrichtung
- 26
- Bewegungsrichtung
- 28
- Querrichtung
- 30
- erster weiterer Schieber
- 32
- zweiter weiterer Schieber
- 34
- dritter weiterer Schieber
- 36
- Schieberkern des ersten weiteren Schiebers
