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Zuführungseinrichtung für Faltschachtelmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf Verbesserungen der Zuschnitt-Zuführungseinrichtungen von Faltschachtelmaschinen,
bei welchen ein flacher oder nahezu flacher Zuschnitt aus faltbarem flächigem Material,
z. B.
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Pappe, durch ein Faltgesenk mittels eines Stempels gedrückt wird,
um den Zuschnitt in Form einer Schachtel zu falten.
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Maschinen der vorerwähnten Art führen im allgemeinen außer dem Falten
des Zuschnittes während seines Durchganges durch das Gesenk am Zuschnitt auch einen
Verriegelungsvorgang aus, um bestimmte Zuschnitteile, wie Wände, Seitenteile, Laschen
oder Lappen, miteinander zu verriegeln, so daß diese Zuschnitteile bei der aufgerichteten
Schachtel miteinander ohne die Hilfe zusätzlicher Verbindungsmittel, wie Klebstoff,
Klemmen, Niete od. dgl., verriegelt bleiben.
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Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung fiir Maschinen beschränkt,
bei welchen die Faltschachteln ohne Verwendung von Klebstoff zusammengefügt werden,
sondern bietet auch viele Vorteile bei der Anwendung auf Maschinen mit Gesenken
und Stempeln für die Herstellung geklebter Schachteln.
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Der Erfolg des durch einen aus Stempel und Gesenk bestehenden Mechanismus
ausgeffihrten Faltvorganges hängt in hohem Maße von der Genauigkeit ab, mit welcher
ein Schachtelzuschnitt auf das Gesenk aufgelegt wird. Wenn der Zuschnitt in dem
Augenblick, in dem der Stempel an ihm angreift, geringfügig verlagert ist, wird
der Zuschnitt nicht an den vorgesehenen Faltlinien gefaltet, und wenn der Zuschnitt
für das Entstehen einer Selbstverriegelung : ist, kommen die Verriegelungen nicht
in Eingriff.
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Der Zuschnitt muß daher in diesem Fall als Abfall ausgeschieden werden.
In vielen Fällen verklemmt sich auch ein unrichtig aufgelegter Zuschnitt im Mechanismus,
so daß die Maschine für das Herausnehmen des Zuschnittes abgestellt werden muß.
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Es ist eine Zuschnitt-Zuführungseinrichtung bekannt. die in der Hauptsache
einen oder eine Vielzahl von durch Unterdruck betätigten Saugnäpfen aufweist, welche
durch einen Mechanismus in der Weise betätigt werden, daß ein Zuschnitt an einer
bestimmten Entnahmestelle, beispielsweise am Ende eines Zuschnittstapels, wegbenommen
wird. Der entnommene Zuschnitt wird dann längs eines bestimmten und gesteuerten
Weges zu einer Auflagestelle, beispielsweise zu einem Faltgesenk, bewegt, durch
das anschließend ein Stempel den Zuschnitt drückt. Die Stellung, an der der Zuschnitt
aufgelegt wird, liegt von der Stellung entfernt, an welcher der Zuschnitt aufgenommen
wird, und schließt im allgemeinen einen Winkel mit der letzteren Stellung ein.
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Bevor der Stempel auf den Zuschnitt wirksam
wird, kann der letztere
vorgefaltet werden, oder es können bestimmte Rillen oder Ritzlinien durch die Betätigung
der Zuführungseinrichtung hergestellt werden, welche in diesen Fällen den Zuschnitt
erst freigibt, nachdem dieser durch verschiedene Einrichtungen hindurchbewegt worden
ist, z. B. durch die Elemente eines Vorfaltgesenkes. das oberhalb oder vor dem Hauptfaltgesenk
angeordnet ist.
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Die Erfindung hat als Hauptziel, die Wirkungsweise des Mechanismus,
der die Bewegung der pneumatischen Zuführungseinrichtung steuert, so abzuändern,
daß eine stark erhöhte Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine ohne störende Schwingungen
ermöglicht wird.
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Aus Beobachtungen hat sich ergeben, daß eine Erhöhung der Fertigungsgeschwindigkeit
zu Störungen und in erster Linie zu Schwingungen führt, die im wesentlichen zwei
Hauptursachen haben, die in den Beschleunigungs-und Verzögerungsproblemen und in
den Problemen des Luftwiderstandes liegen.
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Eine bekan-nte Zuführungs-und Zuschnittvorbearbeitungseinrichtung
führt eine Bewegung aus, die sich am besten durch die Bewegung des Zuschnittes beschreiben
läßt.
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Der Zuschnitt wird dem Magazin zuerst in einer zu seiner Ebene im
wesentlichen senkrechten Richtung entnommen. Hierbei handelt es sich in der Hauptsache
um eine Parallelverschiebung. Hierauf wird der Zuschnitt in einem Bogen in die neu,
Winkelstellung,
gegenüberliegend dem Faltgesenk oder den Faltgesenken,
geschwenkt. DiesCe zweite Bewegungsphase ist in der Hauptsache eine Schwenkbewegung,
wobei sich die Schwenkachse im Abstand von der Ebene des Zuschnittes befindet. Während
der zweiten Bewegungsphase wird der Zuschnitt stark beschleunigt, bis er seine Höchstgeschwindigkeit
an einem Punkt erreicht, der annähernd in der Mitte des Bogens liegt, auf dem sich
der Zuschnitt bewegt, worauf eine rasche Verzögerung folgt, wenn die zweite Bewegungsphase
sich ihrem Ende nähert.
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Auf die zweite Bewegungsphase folgt eine weitere Parallelverschiebung,
während welcher der Zuschnitt auf das Faltgesenk aufgelegt bzw. in das Vorfaltgesenk
gedrückt wird. Die erste und die dritte Bewegungsphas, müssen natürlich mit einer
geringen Geschwindigkeit stattfinden, da der Zuschnitt einen starken Luftwiderstand
erfährt, wenn er in einer zu seiner Ebene senkrechten Richtung bewegt wird.
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Die Schnelligkeit, mit welcher alle Bewegungen ausgeführt werden
müssen, läßt sich leicht aus dem Umstand ermessen, daß die mit der bekannten Zuführungs-wlrd
Zuschnittvorbereitangseinrichtung ausgerüsteten Maschinen bereits mit Erfolg in
Betrieb sind und eine Fertigungsgeschwindigkeit von 385 Schachteln je Minute bei
einer mit zwei Gesenken und zwei Stempeln ausgerüsteten Maschine haben.
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Der verbesserte Steuermechanismus für die Zuführungseinrichtung,
welcher den Gegenstand der Erfindung bildet, verändert die Schwenkphase der Bewegung
der Zuführungseinrichtung dadurch, daß er die Höchstgeschwindigkeit, welche an einem
Punkt in der Mitte des Bogens erreicht wird, auf welchem der Zuschnitt bewegt wird,
stark herabsetzt. Dies geschieht durch eine ständige Veränderung des Schwenkhalbmessers
während der Schwenkbewegung in gesteuerter Weise. Auf diese Weise wird die Winkelbeschleunigung
des Saugnapfträgers wesentlich verringert, ohne daß der Bewegungsweg verkürzt wird
oder die anderen Eigenschaften und Merkmale der Zuführungseinrichtung beeinträchtigt
werden.
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Die Erfindung macht ferner die Verwendung von Kurvenelementen im
Antriebsmechanismus iiberfliissig, so daß der Antrieb des Saugnapfträgers in jeder
Beziehung zwangläufig ist und im wesentlichen auf drehende und schwingende Bewegungen
beschränkt wird, welche eine wirksamere statische und dynamische Auswuchtung ermöglichen
als Antriebsmechanismen, bei denen Kurven-und Kurvenfolgeelemente vorgesehen sind.
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Die genannten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der näheren Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. welche
eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen. Es zeigt Fig. 1 eine schaubildliche
Darstellung der Zuführungseinrichtung gemäß der Erfindung in der Stellung, in welcher
ein bzw. zwei Schachtelzuschnitte aus dem Zuschnittmagazin entnommen werden, Fig.
2 eine schaubildliche Darstellung des Betätigungsmechanismus des Saugnapfträgers
in der Stellung, in welcher der Zuschnitt auf das Gesenk aufgelegt wird, wobei die
Saugnäpfe des Saugnapfträgers der Ubersichtlichkeit der Darstellung halber weggelassen
sind, Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung, welche den Zuführungsmechanismus,
zwei Magazinentnahmeöffnungen, zwei Stempel und zwei Gesenke von einem etwas anderen
Gesichtswinkel, jedoch im wesentlichen in der gleichen Betriebsstellung wie in Fig.
8 zeigt,
Fig. 4 eine teilweise schematische Ansicht im Aufriß, welche die Geometrie
der Zuführungseinrichtung zeigt, Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung der Schachtelaufrichtemaschine,
bei welcher bestimmte Elemente der Maschine, wie die Saugnäpfe, die Stempel und
die bIagazinentnahmeöffnungell, aus Gründen der vereinfachten Darstellung weggelassen
sind, jedoch der gemeinsame Antriebsmechanismus für die Stempel und den Saugnapfträger
gezeigt sind, Fig. 6 bis 8 vereinfachte Diagramzne, welche die Geometrie der Zuführungseinrichtung
gemäß der Erßndung im Vergleich zu einer bekannten Zuführungseinrichtung zeigen.
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Wie sich aus den Zeichnungen ergibt, besitzt die Maschine ein Hauptgestell,
von dem ein Teil in Fig. l gezeigt und mit 11 bezeichnet ist. Dieses Hauptgestell
trägt die verschiedenen Baugruppen der Maschine einschließlich des Zuschnittmagazins
12, das mit einer Entnahmeöffnung 13 versellen ist, durch welche die Schachtelzuschnitte
B einzeln von einem auf Stäben 15 aufruhenden Stapel 14 durch Saugnäpfe 16 entnommen
werden können. Bei der dargestellten Maschine sind drei Saugnäpfe für jeden Schachtelzuschnittstapel
vorgesehen. DieSaugnäpfe sind auf einer gemeinsamen Ouerstange 17 von vorzugsweise
rechteckigem Ouerschnitt angeordnet.
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Die Enden der Querstange oder des Saugnapfträgers 17 sind an zwei
doppelschenkeligen Greiferarmen 18 von im wesentlichen gleicher Konstruktion befestigt,
von denen einer in Fig. 1 gezeigt ist. Da die Betätigungsmechanismen an beiden Enden
der Stange 17 einander im wesentlichen gleich sind, wird nachfolgend die Ausbildung
und Arbeitsweise nur eines derselben beschrieben. Ein biegsamer Schlauch 19 verbindet
die Saugnäpfe 16 mit einer geeigneten Unterdruckquelle, z. B. mit einer nicht gezeigten
Saugpumpe.
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Der Greiferarm 18 ist bei 21 auf einem ersten Winkelhebel 20 gelagert.
Der kürzere Schenkel 22 des doppelschenkeligen Greiferarmes 18 trägt die Querstange
oder den Saugnapfträger 17, während der längere Schenkel 23 mit Führungsbahnen 24
(s. auch Fig. 4, oben) versehen ist, welche mit einem Zapfen 25 in der Weise im
Eingriff stehen, daß eine Schwenkbewegung um den und eine Gleitbewegung relativ
zum Drehzapfen 25 möglich ist.
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Der Drehzapfen 25 selbst ist nicht feststehend, sondern auf einem
zweiten Winkelhebel 26 angeordnet, der bei 27 am Hauptgestell 11 der Maschine angelenkt
ist. Der zweite Winkelhebel 26 ist mit dem ersten Winkelhebel 20 durch eine Verbindungsstange
23 gelenkig verbunden, welche am zweiten Winkelhebel bei 29 und am ersten Winkelhebel
bei 30 angreift.
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Der erste Winkelhebel 20 ist bei 31 am Hauptgestell 11 schwenkbar
gelagert. Wie ersichtlich, führt eine Schwenkbewegung des ersten Winkelhebels 20
um seine Achse 31 zu einer Schwenkbewegung des zweiten Winkelhebels 26 um dessen
Achse 27, da die beiden Winkelhebel miteinander durch die Verbindungsstange 28 verbunden
sind.
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Am ersten Winkelhebel ist ein weiterer Drehzapfen 32 (Fig. 1 und
4) angeordnet, von dem aus sich eine weitere Verbindungsstange 33 zu einem Schwinghebel
34 (Fig. 4 und 5) erstreckt. Der Schwinghebel 34 ist doppelarmig und in seiner Mitte
am Hauptgestell 11 bei 35 schwenkbar gelagert. Der zweite Arm 36 des Schwinghebels
34 ist durch eine Stange 37 mit einer Antriebskurbel 38 auf der Antriebswelle 39
der Maschine verbunden. DieAntriebswelle 39 wird durch
einen Motor
40 über einen Satz Untersetzungszahnräder angetrieben, von denen eines bei 41 sichtbar
ist.
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Wie Fig. 5 zeigt, arbeitet die Antriebskurbel 38 auf ein weiteres
Glied42, das sich zu einem Arm 43 erstreckt. Das eine Ende des Armes 43 ist mit
dem Mechanismus zur Betätigung der Stempel der Maschine verbunden, während das andere
Ende des Armes 43 an einem exzentrischen Zapfen 44 angelenkt ist.
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Der Mechanismus zur Betätigung der Stempel der Maschine weist eine
Stempelquerstange 45 auf, die in Gleitblöcken 46 gelagert ist. Die Gleitblöcke 46
sind auf senkrechten Stangen gleitbar, von denen eine in Fig. 5 bei 47 sichtbar
ist. Diese Gleitblöclce sind mit dem Betätigungsarm 43 in geeigneter (jedoch in
Fig. 5 nicht mit Einzelheiten dargestellter) Weise verbunden, so daß eine Betätigung
des Armes 43 durch die Kurbel 38 eine senkrecht auf und ab gehendeBewegung derStempelstange45
zurFolge hat.
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Wie Fig. 3 zeigt, trägt die Stempelstange 45 zwei Stempel 48, welche
mit Faltgesenken 49 zusammenwirken, auf denen die aufgelegten Zuschnitte B'aufruhen
und durch welche sie durch die Stempel für das Aufrichten der Zuschnitte in Schachtelform
gedrückt werden.
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Die Wirkungsweise und die Bewegung des Saugnapfträgers und dessen
Betätigungsmechanismus lassen sich an Hand der Fig. 4 und 5 leicht verfolgen.
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Eine Drehung der Antriebskurbel 38 hat eine Schwenkbewegung des Schwinghebels
34 zur Folge, der seinerseits dem ersten Winkelhebel 20 (Fig. 4) eine Schwenkbewegung
mitteilt. Der erste Winkelhebel schwingt zwischen zwei Endstellungen, von denen
die eine in Fig. 4 mit voll ausgezogenen Linien und die andere mit gestrichelten
Linien dargestellt ist.
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In der einen Endstellung werden die Zuschnitte vom Stapel 14 weggenommen,
wahrend in der anderenEndstellung die Zuschnitte auf das Faltgesenk, wie bei B'
in Fig. 3 gezeigt, aufgelegt werden.
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Die Schwenkbewegung des ersten Winkelhebels 20 führt zu einer zusammengesetzten
Bewegung des Greiferarmes 18, dessen Ende um den Drehzapfen 25 schwenkbar und zu
diesem gleitbar ist. Der Schwenkzapfen 25 schwingt auf einem Bogen 56, da er auf
dem zweiten Winkelhebel 26 angeordnet ist, der durch den ersten Winkelhebel 20 über
dieVerbindungsstange 28 betätigt wird.
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Zur leichteren Verfolgung der Bewegungen der verschiedenen Elemente
des Mechanismus sind in Fig. 4 sechs aufeinanderfolgende Stellungen gezeigt, die
durch die Zahlen 1 bis 6 gekennzeichnet sind, wobei jede Teilbewegung einer Drehung
der Antriebskurbel 38 um 36° entspricht.
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Di, gleichen Teilbewegungsbeträge l bis 6 auf dem Kreis 50 der Antriebskurbel
38 werden in entsprechende ungleiche Teilbewegungsbeträge 1 bis 6 auf dem Kreis
51 des Schwinghebels 34 umgewandelt, und zwar sind der erste und der letzte Teilbewegungsbetrag
auf dem Bogen 51 am kleinsten, während der Teilbewegungsbetrag zwischen den Stellungen
3 und 4 der größte ist.
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Bei den entsprechenden Stellungen des ersten Winkelhebels 20 auf
den Kreisbögen 52,53 und 54 ist der erste Teilbewegungsbetrag zwischen den Stellungen
1 und 2 außerordentlich klein. Dieser erste Teilbewegungsbetrag stellt die Entnahmebewegung
der Zuschnitte B aus dem Magazin dar. Der zweite und der dritte Teilbewegungsbetrag
haben zunehmende Größe, während der letzte Teilbewegungsbetrag zwischen den Stellungen
5 und 6 kleiner als der voran-
gehende ist. Der letzte Teilbewegungsbetrag entspricht
der Bewegung, mit welcher der Zuschnitt B' auf das Faltgesenk49 aufgelegt oder in
dieses hineingedrückt wird.
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Der Drehzapfen 30 des Hebels 20 ist durch die Verbindungsstange 28
mit dem Drehzapfen 29 auf dem zweiten Winkelhebel 26 gelenkig verbunden. Der Weg
des Drehzapfens 29 ist durch den Kreisbogen 55 und der Weg des Drehzapfens 25, an
dem der Zuführungsarm oder Schenkel 22 angreift, ist durch den Kreisbogen 56 dargestellt.
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Der erste Teilbewegungsbetrag ist auf beiden Kreisbögen 55 und 56
außerordentlich klein, während der zweite, dritte und vierte Teilbewegungsbetrag
jeweils größer ist als der vorhergehende und der letzte Teilbewegungsbetrag zwischen
den Stellungen 5 und 6 wesentlich kleiner als der vorangehende ist. Die Bedeutung
und der Zweck der Bewegung des Drehzapfens 25 läßt sich am besten in Verbindung
mit den in Fig. 6 bis 8 dargestellten Diagrammen erläutern.
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Die Diagramme in Fig. 6 und 7 beziehen sich vergleichsweise auf einen
Mechanismus, bei welchem der Drehzapfen 25 fest ist und nicht verschwenkt wird.
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In den beiden Diagrammen stellt der Kreisbogen 54 den Weg des Drehzapfens
21 dar, um welchen der Greiferarm 18 auf dem ersten Winkelhebel 20 schwingt. Für
das in Fig. 6 dargestellte Diagramm ist angenommen, daß die Ebene der Entnahmeöffnung
der Zuführungseinrichtung genau senkrecht ist, so daß sie durch die senkrechte Linie
57 dargestellt ist, ferner ist angenommen, daß die Auflageebene des Zuschnittes
genau waagerecht ist, so daß sie durch die waagerechte Linie 58 dargestellt ist.
Der Winkel zwischen der Aufnahmestellung des Zuschnittes und der Auflagestellung
desselben beträgt daher 90°.
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In der Mitte des Kreisbogens 54 ist der Abstand zwischen den Drehzapfen
21 und 25 am kleinsten und mit D bezeichnet. In dieser Stellung liegen die Drehzapfen
25 und 21 auf einer geraden Linie mit der Schwenkachse 31 des ersten Winkelhebels.
An diesem Punkt bewegen sich der doppelschenkelige Greiferarm 18 und die Quer-oder
Greiferstange 17 (Fig. 4) während ihrer Bewegung von der Magazinöffnung zum Faltgesenk
und umgekehrt mit der höchsten Geschwindigkeit. Ein Ziel der Erfindung besteht darin,
diese Höchstgeschwindigkeit ohne Verringerung der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine
herabzusetzen.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Entnahmeöffnung des Magazins
mit einer Neigung von 10°, wie in Fig. 7 gezeigt, anzuordnen. Dies geschieht, um
die unterbrochene Förderung des Zuschnittstapels 14 zur Magazinöffnung während des
Betriebes der Maschine zu erleichtern.
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Die geneigte Anordnung führt jedoch zu einer noch ungünstigeren Bedingung,
da sie eine Zunahme der Geschwindigkeit des Greiferarmes in der Mitte seiner Bewegung
zur Folge hat. Dies ist durch den Umstand bedingt, daß der Abstand d zwischen den
Drehzapfen 21 und 25 bei dieser Anor. dnung lsleiner ist als bei der in Fig. 6 gezeigten
Anordnung mit einem Winkel von 90°.
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Wie e sich aus Fig. 8 ergibt, welche die Arbeitsweise der Anordnung
gemäß der Erfindung darstellt, wird eine Verringerung der Höchstgeschwindigkeit
des Greiferarmes 18 durch eine Vergrößerung des Abstandes zwischen den Drehzapfen
21 und 25 herbeigeführt. Wie bereits erwähnt, ist der Drehzapfen 25 nicht feststehend,
sondern bewegt sich auf einem Kreisbogen 56 um einen Drehzapfen 27, welcher der
Drehzapfen des zweiten Winkelhebels ist. Die Bewegung
des zweiten
Winkelhebels ist so gesteuert, daß die Punkte 21, 27 und 25 sich immer annähernd
auf einer geraden Linie befinden.
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Aus der gegebenen Darstellung geht ohne weiteres hervor, daß sich
bei der Anordnung gemäß der Erfindung eine Vergrößerung des Abstandes zwischen den
Drehzapfen 21 und 25 im Vergleich zu Fig. 7 um einen Betrag d'ergibt, der gleich
dem Abstand zwischen den Drehzapfen 25 und 27 ist. Der Gesamtabstand zwischen den
Drehzapfen 21 und 25 ist durchd plus d'dargestellt, welche zusammen den Abstand
D' ergeben, der sogar noch größer ist als der Abstand D bei der günstigsten bekannten
Anordnung nach Fig. 6.
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Infolge des größeren Abstandes zwischen den Drehzapfen 21 und 25 bewegen
sich die Saugnäpfe 16 auf dem Saugnapfträger 17 (Fig. 4) mit einer wesentlich verringerten
Geschwindigkeit. Hierdurch ist der Luftwiderstand herabgesetzt und die Beschleunigung
sowie die Verzögerung stark verringert, was zu einer weicheren und ruhigeren Arbeitsweise
der Maschine führt, als sie ohne die Anwendung der Erfindung erreichbar wäre.
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Was die Bewegung des Mechanismus im einzelnen betrifft, so ist der
Weg des Saugnapfträgers 17 in Fig. 4 durch die Linie 60 dargestellt, auf der die
verschiedenen Stellungen l bis 6 des Saugnapfträgers mit gestrichelten Linien gekennzeichnet
sind. Hieraus ergibt sich, daß die Entnahme des Zuschnittes aus der MagazinöNnung
mit einer außerordentlich geringen Geschwindigkeit vor sich geht, wie durch den
Teilbewegungsbetrag 1, 2 dargestellt ist. Dies gewährleistet ein zwangläufiges Abheben
des vordersten Zuschnittes, ohne daß der nächste Zuschnitt durch eine Saugwirkung
zwischen den Zuschnitten gestört wird.
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Während der ersten Bewegungsphase führt der Zuschnitt eine translatorische
Bewegung auss wodurch der Zuschnitt vom Stapel abgehoben wird. Hierauf wird der
Zuschnitt verschwenkt, so daß er mit der Kante voraus bewegt wird und einem geringstmöglichen
Luftwiderstand ausgesetzt ist, wenn seine Bewegungsgeschwmdigkeit zwischen den Stellungen
3 und 4 zunimmt, und er seine Höchstgeschwindiglçeit kurz nach der Stellung 4 erreicht,
wenn sich die Drehzapfen 21, 27 und 25 in eine gerade Linie mit dem Drehzapfen 31
bewegen. Sodann wird die Bewegung des Zuschnittes allmählich für die Auflage im
oder auf dem Faltgesenk 49 in der Stellung 6 verzögert.
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Der gesamte Antrieb ist zwanglaufig, und die zusammengesetzte Bewegung
des Saugnapfträgers wird lediglich durch Kurbel, Hebel und Verbindungsstangen ohne
Kurvenelemente, Kurvenrollen und Federn bewirkt. Die Konstruktion gemäß der Erfindung
erermöglicht eine wirksame statische und dynamische Auswuchtung des Antriebsmechanismus,
während die
relativ geringe Höchstgeschwindigkeit, die sich durch die gesteuerte
Bewegung des Punktes, an dem der Greiferarm schwenkbar gelagert ist und Gleiteingriff
hat, das Erzielen hoher Fertigungsgeschwindigkeiten zuläßt.