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Elektromotorisch angetriebener Hammer Die Erfindung betrifft einen
elektromotorisch angetriebenen Hammer mit einem einen Schlagkörper aufnehmenden
Führungszylinder, der von einem als Griff für eine Hand des Bedienenden ausgebildeten
Gehäusemantel umgeben ist, und mit einem auf der quer zur Hammerachse gerichteten
Welle des Antriebsmotors befestigten, vom Hammergehäuse umgebenen Lüfterrad, das
Kühlluft in den Motor und in einen zwischen dem Gehäusemantel und dem Führungszylinder
gebildeten Ringraum fördert und durch Austrittsöffnungen, von denen ein Teil in
der Stirnseite des den Schlagkörper umgebenden Gehäusemantels liegt, ins Freie bläst.
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Bei einem derartigen bekannten Hammer liegt das Lüfterrad - hinsichtlich
des Kühlluftstromes -hinter dem Motor und vor dem Ringraum. Der Motor wird daher
von einem drallosen Saugluftstrom, der Schlagkörper mit vom Motor erwärmter Luft
gekühlt, und der den Schlagkörper umgebende Gehäusemantel wird von der an seiner
Innenseite strömenden, aus dem Motor austretenden Kühlluft erwärmt.
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Da beim Kühlen des Motors mit noch brauchbarer Lüftergröße und -leistung
die Kühlluft um 25 bis 50° C erwärmt wird, kann bei manchen Betriebszuständen, insbesondere
in wärmeren Ländern und bei Temperaturen der Außenluft von mehr als 25° C, der metallische
Gehäusemantel schon an seinem kälteren, rückwärtigen Teil Temperaturen von mehr
als 50° C annehmen, welche die menschliche Hand nicht längere Zeit ertragen kann.
Der Gehäusemantel ist daher als Griff ungeeignet, dafür offenbar auch nicht vorgesehen,
da der bekannte Hammer zwei spiegelbildlich liegende Handgriffe beiderseits des
Motors hat.
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Die Kühlung des bekannten Hammers hat noch die folgenden Eigenschaften:
Die in der Spitze des Werkzeugs angebrachten Austrittsöffnungen für die Kühl-Luft
können - insbesondere wenn das Werkzeug in einem mehr oder weniger tiefen Loch arbeitet
-durch Gesteinstrümmer verstopft oder verdeckt werden; dadurch wird die Kühlluft
gestaut und die Kühlung verschlechtert. Die in der Werkzeugspitze und in der Stirnseite
des den Schlagkörper umgebenden Gehäuseteils liegenden Austrittsöffnungen sind beide
neben die Arbeitsstelle gerichtet, und die aus diesen Öffnungen austretenden und
am zu bearbeitenden Gestein zurückgeworfenen Kühlluftströme schneiden einander.
Dadurch wird der an der Arbeitsstelle entstehende Staub aufgewirbelt und die den
Hammer umgebende Luft mit Staub angereichert. Das schädigt den Bedienenden und den
Hammer, letzteren deshalb, weil der mit der Kühlluft in die Kühlluftkanäle und in
den Motor geförderte ,Staub diese Teile verschmutzt, sie im Laufe der Zeit verstopft
und dadurch die Kühlung weiterhin verschlechtert. Außerdem wird im Motor und an
den Führungsflächen des Schlagwerks - weil die staubhaltige Kühlluft auch dorthin
geführt wird - unnötige Reibung erzeugt, die den Wirkungsgrad und die Lebensdauer
des Hammers herabsetzt.
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Ein anderer bekannter Hammer unterscheidet sich von dem erstgenannten
nur dadurch, daß die Führungsflächen seines Schlagwerks nicht von der Kühlluft bestrichen
werden und daß die erwärmte Kühlluft radial zur Hammerachse aus dem Gehäusemantel
austritt, so daß sie überhaupt nicht zum Freiblasen der Arbeitsstelle genutzt werden
kann.
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Bei einem anderen bekannten Hammer wird nur der Motor, und zwar ebenfalls
von einem drallosen Saugluftstrom, das Schlagwerk aber nicht von einem Luftstrom,
sondern nur durch die das Schlagwerkgehäuse umgebende Luft, daher so unzureichend
gekühlt, daß der das Schlagwerk umgebende Gehäuseteil auch mit Handschutz nicht
längere Zeit angefaßt werden kann. Außerdem besteht die Gefahr einer unzulässigen
Erwärmung des Schlagwerks, so daß dessen Schmierung fraglich wird und der Hammer
für Dauerbetrieb ungeeignet ist.
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Bei einer bekannten elektromotorisch angetriebenen Handbohrmaschine
mit koaxial zur Bohrspindel angeordnetem Motor, zwischen Motor und Bohrspindel koaxial
liegendem Lüfterrad und einem Ringraum zwischen dem vorderen Teil des Gehäusemantels
und der Bohrspindelhülse werden die in der Hülse aufgenommenen Wälzlager mit dem
gleichen Luftstrom wie der Motor, und zwar mit vom Motor
vorgewärmter
Luft gekühlt, und die erwärmte Kühlluft wird durch Öffnungen an der Stirnseite des
Gehäusemantels ins Freie geblasen.
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Der vordere Teil des Gehäusemantels besteht aus einem gegen Wärme
isolierenden Werkstoff, so daß er auch bei starker Erwärmung der Spindellager zum
Halten und Führen der Bohrmaschine angefaßt werden kann, ohne den Bedienenden durch
Wärme zu belästigen.
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Diese Maßnahme ist für derartige Bohrmaschinen zweckmäßig und ausreichend,
für Hämmer aber nicht anwendbar. da in deren Schlagwerk eine wesentlich größere
Wärmemenge entwickelt wird als in Wälzlagern einer vergleichbaren Bohrmaschine und
da der aus nichtmetallischem Werkstoff hergestellte Gehäusemantel nicht die für
Hämmer notwendige Festigkeit hat.
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Ein Hammer der einleitend genannten Gattung wird dagegen erfindungsgemäß
so ausgebildet, daß die Frischluft in an sich bekannter Weise axial an die Mitte
des Lüfterrades herangeführt ist, daß zum an sich bekannten Kühlen sowohl des Motors
als auch des Schlagkörpers mit getrennten Frischluftströmen in an sich bekannter
Weise vom Druckbereich des Lüfterrades zwei getrennte Kanäle ausgehen, von denen
der eine radial vom Lüfterrad weg in den vom Gehäusemantel umgebenen Ringraum, der
andere unmittelbar in den Antriebsmotor führt.
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Das Anordnen des Lüfterrades - hinsichtlich des Kühlluftstromes -
vor dem Motor bewirkt, daß der Motor mit einem Druckluftstrom gekühlt wird, dem
vom Lüfterrad ein Drall erteilt ist, welcher die Kühlluft verwirbelt und die Kühlung
des Motors erheblich verbessert. Mittels der beiden voneinander getrennten Kühlluftkanäle
werden sowohl der Motor als auch die den Ringraum begrenzenden Wände mit Frischluftströmen
gekühlt, daher wird ein unnötiges Erwärmen des den Schlagkörper umgebenden Gehäusemantels
vermieden.
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Der in den Ringraum geförderte Kühlluftstrom kühlt das Schlagwerk
und isoliert es gegen den Gehäusemantel, so daß nur wenig Wärme vom Schlagwerk auf
den Gehäusemantel übergehen kann und letzterer, insbesondere an seinem hinteren
Ende, so kühlt bleibt. daß er auch bei hoher Temperatur der Außenluft als Griff
verwendet werden kann.
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Da zum Kühlen des Schlagwerks und zum Isolieren des als Griff ausgebildeten
Gehäusemantels gegen das Schlagwerk nur ein kleiner Teil der vom Lüfterrad angesaugten
Luft benötigt wird, kann einerseits der Ringraum und daher der Durchmesser des Gehäusemantels
sehr klein gehalten und andererseits der Motor mit dem größeren Teil der vom Lüfterrad
angesaugten Luft noch ausreichend gekühlt werden. Außerdem sind bei parallel geschalteten
Kanälen -die Strömungswiderstände kleiner als bei hintereinandergeschalteten Kanälen,
daher ist die Verlustleistung kleiner und somit die effektive Lüfterleistung höher:
das bedeutet, daß bei gleicher Lüftergröße und Drehzahl mehr Kühlluft zur Verfügung
steht.
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Durch den radial vom Lüfterrad wegführenden Kanal kann die durch die
Zentrifugalkraft in dieser Richtung geschleuderte Luftmenge ohne Umlenkung in den
Ringraum gefördert werden. Dadurch werden die Strömungswiderstände klein gehalten
und Stauungen vermieden.
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Bei einem Hammer. mit koaxial zum Schlagwerk angeordnetem Motor und
zylindrischer Außenform ist es bereits bekannt, den Motor sowie das Schlagwerk mit
je einem Frischluftstrom zu kühlen.
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Dazu ist ein auf beiden Seiten mit Schaufeln versehenes, auf der Motorachse
befestigtes Lüfterrad zwischen Motor und Schlagwerk angeordnet, dessen dem Schlagwerk
zugewandte Schaufeln den Kühlluftstrom für das Schlagwerk durch parallel zur Hammerachse
gerichtete Eintrittsöffnungen in der Stirnseite des Schlagwerkgehäuses in den Hammer
einsaugen und durch radial zur Hammerachse gerichtete Austrittsöffnungen in dem
das Lüfterrad umhüllenden Gehäusemantel ins Freie blasen. Der Kühlluftstrom für
den Motor wird durch die dem Motor zugewandten Lüfterschaufeln - vermutlich durch
im Motordeckel angeordnete - Eintrittsöffnungen in den Hammer eingesaugt und durch
die radialen Austrittsöffnungen vor dem Lüfterrad ins Freie geblasen.
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Die austretenden Kühlluftströme können daher nicht zum Freiblasen
der Arbeitsstelle verwendet werden, sie belästigen den Bedienenden und können teilweise
von diesem gedrosselt werden, wodurch die Kühlung schlechter wird.
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Mit der durch parallel zur Hammerachse gerichtete, in der Gehäusestirnseite
liegende Eintrittsöffnungen eingesaugten Kühlluft für das Schlagwerk wird viel Gesteinstaub
eingesaugt, welcher die Führungen des Schlagwerks und des Getriebes unnötig verschmutzt
und abnutzt.
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Der Kühlluftstrom wird durch die hin- und hergehende Bewegung des
Schlagkörpers und Antriebskolbens in Schwingungen versetzt, welche die Kühlwirkung
verschlechtern und auch das Lüfterrad stark beanspruchen.
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Wollte man - um den Schlagkörper mit reinerer Luft kühlen zu können
- den Luftstrom in umgekehrter Richtung durch das Schlagwerk fördern,. so müßte
das Lüfterrad bei den Austrittsöffnungen einsaugen und radial nach innen fördern.
Das ist wegen der Zentrifugalkraft nicht möglich; man brauchte - um die Förderrichtung
umzukehren - zwei durch ein Leitwerk getrennte Lüfterräder, wodurch der Hammer länger
und schwerer würde.
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Selbst wenn man eine entgegengesetzte Richtung der beiden Kühlluftströme
zuwege brächte, könnte der Kühlluftstrom des Motors nicht zum Freiblasen der Arbeitsstelle
genutzt werden. Der Bedienende wäre auch dann durch die Kühlluftführung gestört,
und die Kühlung könnte durch unbeabsichtigtes Verdecken der Einsaugöffnungen und
auch der Austrittsöffnungen für die Motorkühlluft verschlechtert werden.
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Das Merkmal, die Frischluft axial an die Mitte des Lüfterrades heranzuführen,
d. h. zum Kühlen einen Druckluftstrom zu verwenden, dem vom Lüfterrad ein die Kühlwirkung
verbessernder Drall erteilt wird, ist lediglich bei einem Hammer bekannt, bei dem
das Schlagwerk und der Motor von einem einzigen Luftstrom gekühlt werden, so daß
eines dieser Teile, und zwar das Schlagwerk, mit vom Motor vorgewärmter Luft gekühlt
wird.
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Bei diesem bekannten Hammer ist zwar das Lüfterrad ebenfalls auf der
Motorwelle befestigt, der Motor aber koaxial zum Schlagwerk angeordnet und die Außenform
des Hammers rotationssymmetrisch.
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Wird die Kühlluft durch den zwischen einem äußeren und einem inneren
Mantel des Hammers gebildeten Ringraum durch den Hammer gefördert, so
kann
- bei warmer Luft -der äußere Mantel des Hammers durch die vom Motor erwärmte Kühlluft
so stark erwärmt werden, daß er nach kurzer Betriebszeit nur mit Handschutz angefaßt
werden kann.
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Wird dagegen das Lüfterrad im inneren Gehäuse angeordnet und die Kühlluft
statt durch den Ringraum durch das innere Gehäuse hindurchgefördert, so wird der
Luftstrom durch den gehäuseartigen hin-und hergehenden Teil des Schlagwerks in Schwingungen
versetzt und dadurch die Kühlwirkung verschlechtert und das Lüfterrad ungünstig
beansprucht.
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Bei einem umlaufenden Umformer, dessen Ventilator die Frischluft axial
ansaugt und bei dem sowohl die Dynamomaschine als auch die in einem auf der Maschine
aufgesetzten Gehäuse untergebrachten Steuergeräte mit getrennten Frischluftströmen
gekühlt werden, ist es bekannt, am Lüfterrad zwei getrennte Kanäle vorzusehen, von
denen der eine unmittelbar in die Dynamomaschine und der andere in das Steuergerätegehäuse
führt. Zum Kühlen der Steuergeräte wird hier eine an Umformerventilatoren auftretende
Umkehrströmung benutzt, die parallel zur Achse der Dynamomaschine und nahe am Umfang
des Ventilators auf dessen Saugseite austritt und durch einen Ringkanal, der zwischen
dem Ventilator und dem mit gitterartigen Lufteintrittsöffnungen versehenen Maschinengehäusedeckel
angeordnet ist, radial zur Achse der Dynamomaschine, zum Steuergehäuse hin, umgelenkt
wird.
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Die Umkehrströmung dürfte vermutlich durch Stauungen verursacht sein,
weil für die durch die Zentrifugalkraft des Ventilators radial nach außen geschleuderte
Luft in dieser Richtung kein Abflußkanal vorgesehen ist. Das gilt um so mehr, wenn
die Ventilatorflügel am Umfang durch einen Blechring verbunden sind oder der Durchmesser
des Ventilators im Verhältnis zu demjenigen des in die Dynamomaschine führenden
Kanals zu groß ist.
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Durch die Umkehrströmung wird die axiale Hauptströmung erheblich gestört
und die Lüfterleistung entsprechend verschlechtert.
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Bei einem Lüfter mit hohem Wirkungsgrad, wie er für einen tragbaren
Hammer mit hoher Leistung im Verhältnis, zur Baugröße notwendig ist, treten derartige
Umkehrströmungen nicht auf.
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In besonders zweckmäßiger Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes
ist zum Teilen der angesaugten Luftmenge in zwei Ströme das Lüfterrad von einem
topfförmigen Einsatz umgeben, der radial und parallel zur Motorachse gerichtete
Durchbrüche hat, von denen die ersteren über einen Kanal zum Ringraum führen und
die anderen einen Abschnitt des durch den Motor führenden Kanals bilden.
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Durch die Zentrifugenwirkung des Lüfterrades wird Staub - wenn der
einmal in die Kühlluft gelangen sollte - nur in die radial gerichteten Durchbrüche
und weiter in den Ringraum gefördert, so daß dem empfindlichen Motor durch die parallel
zu seiner Achse gerichteten Durchbrüche gereinigte Kühlluft zugeführt wird, welche
ihn vor Verschmutzung und Verschleiß bewahrt.
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Das lösbare Befestigen des topfförmigen Einsatzes im Gehäusehauptteil
erleichtert das Reinigen der Luftführungskanäle; die Lagerung der Motorwelle im
Bodenteil des Einsatzes ergibt eine raumsparende Bauweise.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung, teilweise
im ,Schnitt, dargestellt. Ein Elektrohammer hat ein Gehäuse, dessen Hauptteil mit
1 und dessen als Griff für eine Hand des Bedienenden ausgebildeter Teil mit 2 bezeichnet
ist. Im Hauptgehäuseteil ist ein Elektromotor 3 untergebracht, der über ein nicht
gezeigtes Getriebe mit einer Kurbel 4 verbunden ist. Der Gehäuseteil 2 enthält einen
Führungszylinder 5 für einen Schlagkörper 6, der über einen mit einer Pleuelstange
7 verbundenen, innerhalb des Schlagkörpers geführten, nicht dargestellten Kolben
angetrieben wird. Der Schlagkörper trifft auf einen Zwischendöpper 8, der wiederum
den Schlag auf ein im vorderen Abschnitt des Gehäuseteils 2 geführtes Werkzeug 9
überträgt. Das Werkzeug kann mit Hilfe eines Bügels 9' und eines mit diesem verbundenen
Riegels am Hammergehäuse festgehalten oder zum Herausnehmen freigegeben werden.
Der Zwischendöpper 8 ist in einer federbelasteten Buchse 10 geführt, die
auch mit einem Ansatz 11 in ein Ende des Führungszylinders 5 greift und diesen abschließt.
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Gehäuseteil 2 und Führungszylinder 5 sind konzentrisch übereinandergeschoben;
zwischen ihnen liegt ein durchgehender, von keinen .Stützrippen od. dgl. unterbrochener
Ringraum 2. Dieser Ringraum ist an einer der Werkzeugspitze zu gelegenen Stirnfront
31 des Gehäuseteils 2 durch über dessen Umfang verteilte Austrittsbohrungen
14 mit der Außenluft verbunden. Die Bohrungen sind so geneigt, daß ihre Achsen
15 etwa in Richtung auf die Werkzeugspitze 16 verlaufen.
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Der Ringraum 12 ist über einen in die Gehäusewand eingeformten Kanal
17 mit einem Lüfterraum 18 des Hauptgehäuseteils 1 verbunden.
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Der Elektromotor 3 trägt auf einem Ende seiner Läuferwelle 19 ein
Lüfterrad 20, das axial hinter einer gitterartigen Lufteinlaßöffnung 21 der Gehäusewind
sitzt. Radial und zur Motorwicklung 2 hin ist der Lüfterraum 18 durch einen topfförmigen,
ein Motorlager 23 tragenden Einsatz 24 abgeschlossen. In diesem Einsatz befinden
sich radial vom Lüfterrad zum Kanal 17 führende Durchbrüche 25 und axial zum Motor
führende Öffnungen 26. Auf der dem Lüfterrad entgegengesetzten Seite des Motors
führt ein zusätzlicher Kanal 27 vorbei an einer Welle 28 der Kurbelscheibe zu einer
Austrittsöffnung 29 in der Gehäusewand. Auch die Achse dieser Austrittsöffnung ist
zur Werkzeugspitze 16 hin gerichtet.
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Das von der Motorwelle 19 angetriebene Lüfterrad 20 saugt durch
die gitterartige Lufteinlaßöffnung 21
Außenluft in den Lüfterraum 18. Ein
Teil dieser Luft wird durch die Öffnungen 26 in den Motorraum gedrückt, streicht
an den Motorwicklungen 22 vorbei und gelangt durch den Kanal 27, vorbei an der Welle
28, zur Austrittsöffnung 29.
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Der andere Teil der in. den Liifterraum gesaugten Luft wird durch
die radialen Durchbrüche 25 des Einsatzes 24 in den Kanal 17 gefördert und
gelangt so in den Ringraum 12, durchströmt diesen in seiner ganzen Länge und tritt
dann durch die Bohrungen 14 ins Freie.
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Die angesaugte Luft wird also geteilt. Sowohl in den Motor als auch
in den Ringraum 12 zwischen Führungszylinder 5 und Gehäuseteil 2 gelangt kühle,
nicht vorgewärmte Außenluft. Auf diese Weise ist es möglich, den im Betrieb rasch
warm werdenden Führungszylinder 5 ausreichend zu kühlen und einen starken und für
den Bedienenden unangenehmen Wärmeübergang vom Führungszylinder über den
Ringraum
zu dem als Griff für eine Hand des Arbeiters dienenden Gehäuseteil 2 zu unterbinden.
Der Lüfter ist so bemessen, daß beide Teilströme der Luft bei allen praktisch vorkommenden
Betriebsbedingungen zur Kühlung ausreichen.
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Außerdem wird die erwärmte Luft in Form einer »Luftglocke« vom Bedienenden
weg in Richtung auf die Spitze des Werkzeuges ausgeblasen, wodurch der an der Arbeitsstelle
auftretende Staub mit der nach allen Seiten längs der angebohrten Fläche abströmenden
Luft zur Seite weggeblasen wird.
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An Stelle der im Ausführungsbeispiel gezeigten, über den Umfang einer
Gehäusestirnwand verteilten kleinen Austrittsbohrungen können z. B. auch eine oder
mehrere schlitzförmige Austrittsöffnungen für die Kühlluft angebracht werden. Eine
solche Öffnung wird vorteilhafterweise an den dem Arretierbügel 9' für das Werkzeug
gegenüberliegenden Teil der Gehäusestirnwand 13 gelegt.