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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Vorrichtung zum Biegen von stabförmigen
Teilen mit einer ersten Tragvorrichtung zur Aufnahme eines Verformungswerkzeugs.
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Es ist bereits ein Verfahren zum
Biegen eines stabförmigen
Teils bekannt, wobei das Teil durch ein feststehendes, in einem
Neigungswinkel gegenüber
der Achse des zuzuführenden
Werkstücks
liegendes Umlenkstück
eines Verformwerkzeugs vollständig
geführt
wird, wobei das Umlenkstück
das Teil mit lokalem Gleitkontakt umgreift und das Teil kontinuierlich
durch das Umlenkstück
hindurchgeführt wird.
Das stabförmige
Teil vor dem Verformungswerkzeug wird zwangsweise durch ein Führungsteil hindurch
gradlinig geführt,
wobei die Mittelachse des Führungsteils
zum Zentrum des Umlenkstücks
versetzt ist und die Biegebedingungen durch einen relativ variablen
Abstand zwischen Umlenkstück
und Führungsteil
in Richtung der Mittelachse und/oder in eine Richtung senkrecht
hierzu gesteuert werden (
DE
40 15 117 C2 ).
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu
Grunde, das Verformwerkzeug in einer Tragvorrichtung derart aufzunehmen
und anzuordnen, dass der stabförmige Teil
bzw. Rohre von beliebigem Querschnitt um mehr als drei Achsen gebogen
werden können.
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Gelöst wird die Aufgabe durch folgende Merkmale:
- a) mit einer ersten Tragvorrichtung zur Aufnahme
eines Verformungswerkzeugs,
- b) das Verformungswerkzeug weist zur Aufnahme des stabförmigen Teils
mindestens eine Öffnung
auf,
- c) an das Verformungswerkzeugs schließt sich ein, ebenfalls eine Öffnung aufweisendes
Führungsteil an,
- d) das Verformungswerkzeug ist verstellbar angeordnet und an
der Tragvorrichtung mittel- oder unmittelbar verstellbar aufgenommen,
- e) das Verformungswerkzeug ist um mindestens drei Achsen (a,
b, x, y, z-0) verstellbar gelagert.
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Hierdurch wird auf einfache und kostengünstige Weise
das stabförmige
Teil um zahlreiche Achsen gebogen. Als stabförmige Teile können auch Rohre
beliebigen Querschnitts oder auch Vollmaterial in Frage kommen.
Das stabförmige
Teil wird über eine
Vorschubeinrichtung durch eine Öffnung
eines Führungsteils
geschoben und dem Verformungswerkzeug bzw. einer Biegematrize in
der Achse z-0 zugeführt
und anschließend
durch entsprechende Verstellung oder Schwenkung der Biegematrize
um die Achsen a, b, x und y gebogen. Es besteht auch die Möglichkeit,
eine Biegung des stabförmigen
Teils um eine weitere Achse durchzuführen. Hierzu müsste dann
die Biegematrize in Richtung der z-Achse oder entgegengesetzt dazu
verschoben werden.
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Vorteilhaft ist eine Vorrichtung
mit folgenden Merkmalen:
- a) die Tragvorrichtung
besteht aus einem ersten in Richtung einer x-Achse verstellbaren
Tragteil,
- b) und aus einem zweiten in Richtung einer y-Achse verstellbaren
Tragteil,
- c) beide Tragteile sind über
mindestens je ein Stellteil oder über je einen Stellmotor verstellbar,
- d) auf mindestens einem Tragteil ist ein Drehkopf angeordnet,
der über
je ein Stellteil oder je einen weiteren Stellmotor verstellbar ist.
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Da die Biegematrize bzw. das Verformungswerkzeug
auf der Tragvorrichtung angeordnet ist, lässt sich dieses um mindestens
zwei Achsen und zwar in Richtung der x-Achse und in Richtung der y-Achse
gleich oder hintereinander verstellen. Ferner lässt sich die Biegematrize über eine
weitere Stellvorrichtung über
eine quer zu diesen Achsen verlaufende Schwenkachse kippen. Darüber hinaus
kann auch das Verformungswerkzeug bzw. die Biegematrize mittels
des Drehkopfes um die Z-0-Achse geschwenkt werden.
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Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung,
dass die beiden verstellbaren Tragteile jeweils ein oder mehrere
Führungselemente
aufweisen, deren Bewegungsbahnen sich in einem Winkel zwischen α 1° und 359°, bzw. zwischen α 80° und 100° insbesondere
von α 90° schneiden.
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Ferner ist es vorteilhaft, dass die
beiden Tragteile mit Abstand zueinander angeordnet sind und zumindest
an einer Seite zwei mit Abstand zueinander angeordnete Führungselemente
aufweisen.
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Vorteilhaft ist es auch, dass Führungselemente
aus einem oder mehreren Führungsschlitten bestehen,
in denen mindestens je ein Führungsträger aufgenommen
ist. Durch die Verwendung von Führungsschlitten
ist es möglich,
auch Schwalbenschwanzführungen
vorzusehen. Hierdurch ist eine einfache Verstellung der einzelnen
Tragteile in Richtung der x- und y-Achse möglich.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Lösung ist
schließlich
vorgesehen, dass die beiden Tragteile über je einen Stellmotor einzeln
oder gemeinsam verstellbar sind.
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Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende
Erfindung, dass der Drehkopf mit einem Zahnkranz versehen ist, der
mit einem über
den Stellmotor antreibbaren Getriebeteil in Antriebsverbindung steht.
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In Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung
und Anordnung ist es von Vorteil, dass der Drehkopf zwei mit Abstand
zueinander angeordnete Halterungen aufweist, die zur Aufnahme einer
am Drehkopf vorgesehenen Schwenkachse dienen.
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Vorteilhaft ist es ferner, dass das
Verformungswerkzeug aus einem Gehäuseteil besteht, in dessen
Innenraum eine Biegematrize angeordnet ist. Durch die Verwendung
eines Gehäuseteils
lässt sich das
Verformungswerkzeug bzw. die Biegematrize nach Verschleiß ohne weiteres
durch ein neues ersetzen, ohne dass größere Veränderungen an der Gesamtvorrichtung
vorgenommen zu werden brauchen.
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Außerdem ist es vorteilhaft,
dass der Innenraum des Gehäuseteils über einen
Deckel verschließbar
ist.
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Ferner ist es vorteilhaft, dass mit
Bezug auf die Vorschubrichtung des zu verformenden Teils hinter
dem Verformungswerkzeug das Führungsteil
vorgesehen ist, dessen Abstand A zum Verformungswerkzeug veränderbar
ist. Hierdurch lässt
sich der Biegeradius ohne weiteres vergrößern oder verkleinern, wenn
das Führungsteil
entsprechend verschoben wird.
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Hierzu ist es vorteilhaft, dass das
Führungsteil über einen
Stellteil oder Stellmotor antreibbar ist.
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Außerdem ist es vorteilhaft,
dass das Führungsteil
an seinem Außenumfang
Getriebeteile aufweist, die mit einer Antriebsvorrichtung in Antriebsverbindung
stehen.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten
der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung
erläutert
und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum Biegen von stabförmigen Teilen
wie Rohre von beliebigem Querschnitt oder Vollmaterial mit einem
um mehrere Achsen verstellbaren Biegeelement bzw. einem Verformungswerkzeug,
das eine Biegematrize aufweist,
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2 eine
Schnittdarstellung des Trägers zur
Aufnahme des Verformungswerkzeuges,
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3 das
Verformungswerkzeug bzw. die Biegematrize mit einer Führungshülse im Schnitt,
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4 eine
Vorderansicht eines Verformungswerkzeuges oder einer Biegematrize
in der Ansicht von vorne mit einer Schwenkachse,
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5 einen
Schnitt entlang der Linie B gemäß 4,
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6 eine
perspektivische Teilansicht einer Tragvorrichtung mit zwei gegeneinander
verstellbaren Tragteilen zur Aufnahme eines verstellbaren Drehkopfes,
der in der Zeichnung jedoch der Einfachheit halber nicht mit dargestellt
ist.
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In der nachfolgenden Beschreibung
ist mit 1 eine Tragvorrichtung für
eine Vorrichtung 1.1 zum Biegen von stabförmigen Teilen 1.2 bezeichnet.
Auf der Vorrichtung 1.1 zum Biegen von stabförmigen Teilen 1.2 können alle
beliebigen Querschnitte gebogen werden, die aus einem Hohlmaterial,
beispielsweise Rohre oder auch aus Vollmaterial bestehen.
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Auf der Vorrichtung zum Biegen von
stabförmigen
Teilen 1.1 ist eine Vorschubeinrichtung 6 angeordnet,
die aus zwei mit Abstand zueinander angeordneten Antriebsbändern 6.1 und 6.2 besteht,
die über
Rollen 6.5 geführt
werden. Die Rollen 6.2 befinden sich auf zwei mit Abstand
zueinander angeordneten Achsen 6.3, die von in der Zeichnung
nicht weiter dargestellten Lagern auf der Vorrichtung 1.1 aufgenommen
sind. Gemäß 1 wird das in der Zeichnung
rechts liegende Antriebsband 6.1 über einen Elektromotor 8 mittels
eines Zugmittelgetriebes 7 angetrieben, so dass die beiden
Bänder 6.1 und 6.2 entweder
im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt dazu bewegt werden können. Zwischen
den beiden parallel verlaufenden oberen Trums ist ein Anlageteil 12 vorgesehen,
das über
die beiden Bänder 6.1 und 6.2 weiterbewegt
werden kann und somit gemäß 1 das stabförmige Teil 1.2,
im Ausführungsbeispiel
ein Rohr, in Richtung der Z-0-Achse bewegen kann. Zu der Vorschubeinrichtung 6 gehört ferner
ein Biegedorn 2, der am hinteren Ende der Vorrichtung 1.1 befestigt
ist und sich durch eine Öffnung 12.1 des
Anlageteils 12 bis in den vorderen Bereich der Tragvorrichtung
erstreckt.
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Anstelle der in 1 dargestellten und vorstehend beschriebenen
Vorschubeinrichtung 6 bzw. der Antriebsräder können als
Vorschubeinrichtung ein oder mehrere anders ausgebildete Antriebsvorrichtungen,
beispielsweise ein oder mehrere in der Zeichnung jedoch nicht dargestellte
Hydraulikzylinder oder ein Spindelsystem oder ein Kettenantriebsvorrichtung,
vorgesehen sein, die ein Verstellen des stabförmigen Teils 1.2 oder
des Rohrs oder des Vollmaterials bewirken. Mit einem Hydraulikzylinder
oder einem Spindelsystem ist ein genaues Verstellen oder eine Positionierung
des stabförmigen
Teils 1.2 möglich.
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Auf den Biegedorn 2 (1) kann ein in der Zeichnung
mit 1.2 bezeichnetes Rohr aufgeschoben und verschoben werden,
das über
das nachstehend näher
beschriebene Verformungswerkzeug 3 (3) in jede beliebige Richtung gebogen
werden kann.
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Das Verformungswerkzeug 3 ist
in den 2 bis 5 im Detail schematisch dargestellt.
Das Verformungswerkzeug 3 (5)
besteht aus einem Gehäuseteil 3.1 mit
einem zylinderförmig
ausgebildeten Innenraum 3.3, in dem eine Biegematrize 3.2 aufgenommen
ist. In der einen Stirnseite 3.4 des Gehäuseteils 3.1 befindet
sich eine Öffnung
bzw. zylindrische Bohrung 3.6 und in der anderen Stirnseite
ebenfalls eine zylindrische Öffnung
bzw. Bohrung 3.7, in die ein Deckel 3.5 eingelassen,
beispielsweise mittels Schrauben 3.8 gesichert ist. Für den Einbau
der Biegematrize 3.2 in den Innenraum 3.3 des
Gehäuseteils 3.1 wird
der Deckel 3.5 entfernt.
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Die Führungsmatrize bzw. Biegematrize 3.2 weist
im mittleren Bereich ihrer zylindrisch ausgebildeten Öffnung 3.10 einen
Umlenkpunkt 3.9 auf. Jeweils von diesem Punkt ausgehend
erweitert sich zu beiden Seiten die konische Öffnung 3.13. Der rechte Öffnungswinkel
ist durch den Winkel α angegeben. Der
linke Öffnungswinkel
ist durch den Winkel β gekennzeichnet.
Die Winkel α und/oder β können gleich oder
unterschiedlich groß sein
und einen Wert zwischen 10° und
45°, vorzugsweise
zwischen 20° und 30°, aufwiesen.
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Mittels der Vorschubeinrichtung 6 wird
also der stabförmige
Teil bzw. das Rohr 1.2 nach vorne in Richtung der Z-0-Achse
bewegt, so dass es durch die Öffnung 3.10 der
Biegematrize 3.2 geschoben wird. Das Verformungswerkzeug 3 kann
für den
Biegevorgang, wie nachstehend näher
erläutert,
in verschiedene Positionen verstellt werden.
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Das Prinzip der Verformung des zu
biegenden Teils
1.2 ist in der
DE 40 14 117 C2 , Spalte
2,
Zeile
54 – Spalte
11 im Detail beschrieben. Zum Offenbarungsinhalt dieser Anmeldung
wird insbesondere auch auf diese Druckschrift verwiesen.
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In 1,
insbesondere in 2 und 6 ist der Drehkopf 14 zur
Aufnahme der Biegematrize 3.1 im Detail schematisch dargestellt.
Der Drehkopf 14 kann beispielsweise aus einer, eine kreisförmige Öffnung 14.2 aufweisenden
kreisförmigen
Platte 14.1 bestehen, an der ein Getriebeteil bzw. ein
Zahnkranz 14.3 mittels Schrauben 14.4 befestigt
ist. Der Drehkopf 14 bzw. die zugehörige Platte 14.1 wird über das
Getriebeteil 14.3 und ein mit dem Getriebeteil in Angriff
stehendes Schneckengetriebe 14.5 (1) angetrieben, das wiederum über ein
Stellteil bzw. den Stellmotor 8 angetrieben wird.
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Auf der Stirnseite (1) der Platte 14.1 sind zwei,
mit Abstand zueinander angeordnete Halterungen 18 zur Aufnahme
einer Drehachse 14.6 vorgesehen, die gemäß 4 an dem Gehäuseteil 3.1 angeordnet
ist. Wie aus 1 hervorgeht,
lässt sich
das Gehäuseteil 3.1 über einen
mit der Drehachse 14.6 verbundenen Stellmotor 13 um
den Winkel α schwenken,
der zwischen 0° und
180° groß sein kann,
das heißt,
die Platte bzw. die Biegematrize kann entweder um ca. 50° oder 90° und mehr
nach oben oder um ca. 50° oder
90° und
mehr nach unten, gemäß Pfeil
oder den Winkel α verschwenkt
werden (1). Die maximale
Verstellung des Gehäuseteils 3.1 hängt von
der Ausbildung und Anordnung des Gehäuseteil 3.1 ab.
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Der Drehkopf 14 (6) ist gemäß 1 an der Tragvorrichtung 1 angeordnet,
die aus zwei, mit Abstand zueinander angeordneten Tragteilen 1.3 und 1.4 besteht.
Die beiden Tragteile 1.3 und 1.4 sind einzeln
oder gemeinsam gegeneinander in der x-Achse und in der y-Achse verstellbar
angeordnet.
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Das erste Tragteil 1.3 weist
hierzu an seiner Rückseite
Führungselemente 16 und
das zweite Tragteil 1.4 an seiner Rückseite ebenfalls Führungselemente 16.3 auf.
Die Führungselemente 16, 16.3 bestehen
im Einzelnen aus Führungsschlitten 16.1, in
denen Führungsträger 16.2 verschiebbar
aufgenommen sind. Die Führungsschlitten 16.1 und
die zugehörigen
Führungsträger 16.2 können auch
als Schwalbenschwanzführungen
ausgebildet sein. Gleiche Führungsschlitten 16.11
befinden sich an dem zweiten Tragteil 1.4. Eine gegenseitige
Verstellung der beiden Tragteile 1.3 und 1.4 erfolgt über eine
Antriebsvorrichtung, beispielsweise ein in der Zeichnung nur schematisch
angedeutetes Schneckengetriebe 16.4, das jeweils mit einem
Antriebsmotor 4 bzw. 5 in Antriebsverbindung steht.
Durch die Betätigung
der. beiden Antriebsmotoren 4 und 5 einzeln oder
gemeinsam wird der Abstand U gemäß 3 verändert und damit der Biegeradius
beeinflusst. In 2 befindet
sich die Biegematrize 3.2 in ihrer Neutralstellung, während in 3 die Biegematrize 3.2 bereits
um den Betrag U aus der 0-Z-Achse verstellt worden ist. Je größer der
Betrag U ist, je kleiner wird auch der Biegeradius des zu biegenden
Teiles 1.2.
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Der Biegeradius kann auch nach dem
Ausführungsbeispiel
in 2, insbesondere in 3 dadurch beeinflusst werden,
dass der Abstand A des Führungsteils 10 mit
Bezug auf die Vorschubrichtung 0-Z verändert wird. Je kleiner der
Abstand A bei gleicher Größe U des
Abstands ist, desto kleiner ist auch der Biegeradius des Rohres 1.2.
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Das Führungsteil 10 ist
gemäß 2 verstellbar in der Öffnung 10.2 des
Zahnkranzes 14.3 aufgenommen und in der Öffnung 14.2 der
Platte 14.1 befestigt oder in ein, in der Zeichnung nicht
dargestellten Gewinde eingeschraubt. Die Verstellung des Führungsteils 10 in
Richtung der Z-0-Achse kann über
ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Schneckengetriebe erfolgen,
das mit dem Führungsteil 10 in
Eingriff gebracht werden kann. Durch Verstellen der Biegematrize 3.2 mittels
der Motoren 4 und 5 sowie 8 und 13 um
die Achsen a, b, x und y werden bei einem gleichzeitigen Durchschieben
des Werkstückes
bzw. des zu verformenden Teils oder des Rohres 1.2 eine
oder mehrere Biegungen durchgeführt. Die
Verstellung der Biegematrize 3.2 kann um eine oder auch
mehrere Achsen gleichzeitig erfolgen. Ferner besteht die Möglichkeit,
den Biegeradius durch Verschiebung der Biegematrize 3.2 und/oder
des Führungsteils 10 in
der Z-0-Achse zu beeinflussen.
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Der Biegeradius des Rohres wird,
wie bereits erwähnt,
durch mehrere Faktoren beeinflusst und zwar durch Verstellen der
Motoren 8 13, 4 und/oder 5 und/oder durch Verstellen des
Abstands A (3) zwischen
Biegematrize 3 und Führungsteil 6 oder durch
Schwenken der Biegematrize 3 bzw. durch Verstellen der
Biegematrize in Richtung der Achsen x, y um einen Betrag U.
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Der Antrieb der Motoren zum Verstellen
der Biegematrize 3 oder anderer Stellteile kann einzeln oder
auch gemeinsam erfolgen. Hierzu wird ein Steuerungsprogramm eingesetzt.
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- Achsen
a, b, x, y, Z-0,
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- Winkel α und Winkel
a
- 1
- Tragvorrichtung
- 1.1
- Vorrichtung
zum Biegen von stabförmigen
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- Teilen
- 1.2
- stabförmiges Teil,
Rohr oder Vollmaterial
- 1.3
- erstes
Tragteil
- 1.4
- zweites
Tragteil
- 2
- Biegedorn
- 3
- Verformungswerkzeug
oder Biegematrize
- 3.1
- Gehäuseteil
- 3.2
- Biegematrize
- 3.3
- Innenraum
- 3.4
- Stirnseite
- 3.5
- Deckel
- 3.6
- Öffnung,
Bohrung
- 3.7
- Öffnung,
Bohrung
- 3.8
- Schraube
- 3.9
- Umlenkpunkt
- 3.10
- zylindrische Öffnung
- 4
- Stellmotor
- 5
- Stellmotor
- 6
- Vorschubeinrichtung
- 6.1
- Antriebsband
- 6.2
- Antriebsband
- 6.3
- Achse
- 6.4
- Stellteil,
Stellmotor
- 6.5
- Rolle
- 7
- Zugmitttelgetriebe
- 8
- Stellmotor
- 9
- Öffnung
- 10
- Führungsteil
- 10.1
- Öffnung
- 10.2
- Öffnung
- 11
- Anlageteil
- 12
- Anlageteil
- 12.1
- Öffnung im
Anlageteil
- 13
- Stellmotor
- 14
- Drehkopf
- 14.1
- Platte
- 14.2
- Öffnung
- 14.3
- Getriebeteil,
Zahnkranz
- 14.4
- Schraubenbolzen
- 14.5
- Getriebeteil,
Schneckengetriebe
- 14.6
- Drehachse
bzw. Schwenkachse
- 16
- Führungselement,
Führungsträger
- 16.1
- Führungsschlitten
- 16.2
- Führungselement,
Führungsträger
- 16.3
- Führungselement
- 16.4
- Schneckengetriebe
- 16.11
- Führungsschlitten
- 17.1
- Getriebeteil
- 18
- Halterung