DE1436529A1 - Entstoerendes Speichersystem fuer hin- und hergehende Bewegungen - Google Patents

Description

• Entstörendes Speichersystem für hin- und hergehende Bewegungen. Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen mit wechselnder Bewegung una auf entstörende Speichersysteme dafür, insbesondere auf die VorgreUermechanik einer Druckerpresse, welche Mittel zum Ausgleich der Greiferdrehmomente aufweist.
• Die Vorgreitermdchanik oiner Bogendruckerpresse muß sich in folgender Weise bewegen, nachdem ein Bogen vorn und seitlich registert istt Sie muß den Bogen greifen, ihn möglichst weich bis auf die Pressengeschwindigkeit beschleunigen und dann an dieGreifer auf dem Hilfsübertragungs- oder Druckzylinder mit der Pressengeschwindigkeit abgeben. Die dabei benutzte Greifermechanik muß danach angehalten und wieder zum Registertisch in der Weise zurückgeführt werden, daß sie dabei den Antrieb oder den Druckvorgang nicht stört. Am Registertisch muß die Vorgreifermechanik einen Augenblick stillstehen, bis sie den nächsten Bogen erfaßt hat. Die üblichen Antriebsmechanismen für eine hin- und hergehende Vorgreifermechanik benutzten Gelenkmechariismen oder Kombinationen aus Lenkern und Nockenscheiben. Im allgemeinen werden konjugierte, ,also miteinander verbundene Nockenscheiben benutzt. Denn sie ermöglichen eine elastische Vorbelastung des Antriebs. Das vermindert einen Leergang im Mechanismus und verringert die Positionsfehler der Bewegung. Solche Nockenscheiben machen eine Gegenfeder unnötig. Diese Tatsache ist aber weniger bedeutend als die Vorbelastung des Mechanismus, die den Leergang vermindert. Mit oder ohne Nockenscheiben können jedoch die starken Kräfte und Momente, die die positive und die negative Beschleunigung der hin- und hergehenden Vorgreifermechanik erzeugt, die Quelle von Stössen und Erschütterungen in der Presse sein, die dann den Druckvorgang stören. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Einrichtung an einer hin- und hergehenden Mechanik, insbesondere an einer Vorgreifermechanik für Druckerpressen zu schaffen, welcheidie störenden Kräfte und Momente entstört, dabei aber alle erwünschten Eigenschaften des Antriebs mit konjugierten Nockenscheiben beibehält.
• Die periodische Bewegung der hin- und hergehenden Vorgreifermechanik ist ziemlich ähnlich der natürlichen Bewegung eines hinr- und hergehenden Systems aus einerelastischen Feder und einer hin- und hergehenden Masse. Eine solche periodische Bewegung wird als eine einfache harmonische Bewegung bezeichnet. Sie entspricht derjenigen Bewegung, die ein solches Feder-Masse-System ausführt, wenn darauf keine äußeren positiven und riegativen Kräfte einwirken. Die hin- und hergehende Bewegung einer Vorgreifermechanik weicht nun von der einfachen harmonischen Bewegung in verschiedenen wichtigen Gesichtspunkten ab. Denn die Vorgreifer müssen am Registertisch eine begrenzte Zeitspanne in Ruhe stehen, damit sie einen registerten Bogen genau und zwangsläufig erfassen. Außerdem sollen die Vorgreifer in ihrer entgegengesetzten Endstellung kurzzeitig in Ruhestellung bleiben, damit der vom Zy- linder übernommene Bogen aus der Greiferbahn fortgezogen ist, bevor die Vorgreifermechanik nach dem R#egistertisch ' zurückschwingt. Ferner sind die Geschwindigkeit, die Beschleunigung und das Maß der Beschleunigungsänderung einer einfachen harmonischen Bewegung nicht notwendig solche, die einen Bogen mit einem Mindestmaß an Kraft und Störung bewegen. Ferner muß die Geschwindigkeit der Vorgeifermechanik bei der Übertragung auf den Druckzylinder eine begrenzte Zeit konstant bleiben, um die Bogen stoßfrei an den Druckzylinder abzugeben. Außerdem hat die einfache harmonische Bewegung, wie sie durch eine besondere Feder und Masse erzeugt wird, eine einzige charakteristische Frequenz, während die Bewegung der Vorgreifer bei allen Arbeitsgeschwindigkeiten der Presse zeitlich mit ihr bis zur höchsten Geschwindigkeit übereinstimmen muß. Gegenstand der Erfindung ist weiter die Entstörung einer hin-und hergehenden Vorrichtung, insbesondere die Entstörung einer Vorgreifermechanik an einer Druckerpresse, die ein System von konjugierten Nockenscheiben sowie eine Torsionsstangen aufweist, welche während der negativen Beschleunigungsperioden Energie speichert und die gespeicherte Energie in den positiven Beschleunigungsperioden abgibt.
• Dieses Entstörungssystem benutzt eine koachsial in einer vor- und zurückdrehbaren Hohlwelle angeordnete Torsionsfeder als Speicherelement. Da die hin- und hergehende Bewegung der Vorgreifermechanik durch die konjugierten Profile der Nockenscheiben gesteuert wird und die Bewegung der Vorgreifer ähnlich aber nicht identisch mit der natürlichen Bewegung ist, die die Torsionsstange erzeugt, sind die an den Nockenscheiben und im Antriebsgestänge auftretenden Kräfte und Momente wesentlich niedriger als diejenigen, die sonst entstehen.
• Die hauptsächlichsten Faktoren, die einen Unterschied zwischen der natürlichen Bewegung und der tatsächlich erforderlichen Bewegung bedingen, sind folgende: a) die Verweilzeit am Registertisch, die notwendig ist, damit die Vorgreifer einen registerten Bogen genau und zwangsläufig erfassen, b) die Abweichung der Cha * rakteristika von der natürlichen harmonischen Bewegung, um die gewünschte Bewegung der Bogen zu erhalten$ 0) die Zeitspanne der gleichmässigen Geschwindigkeit für die Übertragung des Bogens auf den Druckzylinder, d) die Verweilzeit am Ende der Vor greiferbahn, die'notwendig ist, damit der auf den Druokzylinder übertragene Bogen aus der Greiferbahn fortgezogen wird, bevor die Vorgreifer zum Registertisch zurückschwingen, e) die Änderungen der Arbeitsgeschwindigkeit der Presse.
• Bei der Benutzung der erfindungsgemäßen äntstörend wirkenden und speichernden Torsionsstange werden die infolge der oben erwähnten Abweichun--en von der natürlichen harmonischen Bewegung auftretenden gtürZräfte mindestens beträchtlich verrin er4, wänn sie nicht vollständig beseitigt werjen.
• Die erfindungsgemäße Torsionsstengenmechanik kann nach einen! weiteren Gedanken mit Verstellmitteln ausgerüstet sein. die eine Veränderung der wirksamen Stangeglänge ermöglichen. Die Stange kann dann bei jeder Pressengeschwindigkeit auf ein Mindestmaß von übrig, bleiben4pp Störkräften eingestellt werden.
• Die Erfindung bedingt neue Konstruktionseinzelheiten und ihrer Arbeitsweise. Sie wird nun im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt.t Fig. 1 schem;ptisch eine hin- und hergehende Vorgreifermechgnik an einer Druckerpresse und die konjugierten$ also miteinander verbundenen Nockenscheiben, Fig. 2 eine Seitenansicht im Schnitt an einer AusfUhrungsform der VorgreifermQchanik gemäß der Erfindung bei einem u Druckzylinder einer Druckerpresse-.tusätzlich die zur Steuerung der Vorgreifermechanik dienenden konjugierten Nockenscheiben, Fig. 3 eine teilweise im Schnitt und abgebrochen wiedergegebene Ansicht einer Vorgreifermechanik$ die in den Seitenrahmen einer Fresse gelagert ist mit der erfindungsgemäß angeordneten Torsionsstange, Fig. 4 eine Ansicht in Richtung der Pfeile gemäß Linie 4 - 4,in .Fige 3, Fig. 5 ein Diagramm, das die tatsächlichen Trägheitemomente der Vorgreifermechanik über dem Winkel$ den die Torsionsst4nge mit dem Registertisch macht.
• Das erfindungsgemäße Speichersystem kann bei den verschiedenartigsten Vorrichtungen benutzt werdeng In denen hin- und hergehende Bewegungen auftreten. Es wird jedoch an der Vorgreifermachanik einer Druckerpresse erläutert, die konj4erte, also miteinander verbundene Nockenscheiben aufweist und damit die Vorgreifermechanik steuertg sowie das zur Entstörung dienende Speicherelement in Form einer Torsionsstange4 In Fig. 1 bezeichnet.das Bezugszeichen 10 einen Druckzyltnder einer Druckerpresse. Ein Plattenzylinder 11, ein Drucktuchzylinder 12 und ein Übertragungszylinder 13 arbeiten in der üblichen Weise mit dem Druckzylinder zusammen* Die zu bedruckenden Bogen liegen auf dem Registertisch 14, und die hin- und hergehende Vorgreifer-Mechanik 15 überträgt einen Bogen Vom RegistePtisch auf die Greifer 16 des Druckzylinders. Der auf diese Weise übertragene Bogen wird bedruckt, sobald er zwischen dem Druckzylinder und dem Drucktuchzylinder durchläuft. Danach wird der Bogen von der Greifervorrichtung 17 des Übertragungszylinders übernommen. Die konjugierten, also miteinander verbundenen Nockenscheiben 18 und 20 laufen zeitlich übereinstimmend mit den Druckzylindern um und jede der Rollen 21 und 22 berührt ihre Nockenscheibe. Infolgedessen schwingen die Arme 23 und 24 des Kniehebels 25 um den Zapfen 26. Mit dem Lenker 27 und der Schwinge 28 wird die schwingende Bewegung des Kniellebels 25 auf die Vorgreifermechanik 15 übertragen.
• Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der schwingenden Greifervorrichtung einer Druckerpresse, welche die schematisch in Fig. 1 dargestellten konjugierten, also miteinander verbundenen Nockenscheiben aufweist. Das Stirnzahnrad 30 des Druckzylinders 10 kämmt mit dem Stirnzahnrad 31 auf der Welle 32, auf der auch die miteinander verbundene Nockenscheiben 18 und 20 befestigt sind. Daher laufen die Nockenscheiben mit dem Druckzylinder zeitlich übereinstimmend um. Infolgedessen bewegt sich die Vorgreifermechanik 15 übereinstimmend mit dem Druckzylinder. Die Rolle 21 liegt auf der Nockenscheibe 18 und die Rolle 22 auf der Nockenscheibe 20 ständig auf. Der Winkelhebel bewegt sich um seinen CD Zapfen 26 in der durch die Profile der Nockenscheibe bestimmten Weise hin und her. Der Lenker 27 überträgt die hin- und hergehende

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  Bewegung des Winkelhebels auf die Z# 28 und dieser auf die

  Hohlwelle 34 der Vorgreifermechanik.
• Die Konstruktion und Arbeitsweise dieser Hohlwelle wird nun anhand der Fig. 3 beschrieben: Diese Hohlwelle 34 weist die beiden Stirnteile 35 und 36 auf, und diese sind mit je einem Arm 37 versehen, in dem die Greifer-Stange 38 gelagert ist.
• Auf dieser Stange sitzt eine Anzahl von Greiffingern 40. Sie arbeiten mit den Greifzungen 41 zusammen und halten die Bogen fest, wenn die Vorgreifermechanik sie auf den Druckzylinder überträgt. Eine Nabe 42 steht aus dem Stirnteil 35 vor und ist in der üblichen Weise in dem Seitenrahmen 43 der Press e in dem Kugellager 44 gelagert, Dies Lager 44 sitzt in der Bohrung 45 dieses Seiten- Der St irntäi-1 36 weist gleichfalls eine Nabe 46.auf. Sie geht durch d ie Bohrung 47 des Seitenrahmens 48 auf dessen rechter Seite hindurch. Die Nabe-46 lagert in de m Rollenlager 50. Der Außehring des Lagers liegt einerseits an einer Schulter in der Bohrung 47 und andererseits an einem Befestigungsring 51 an, Die Manschette 52, die V* o 3 im Schnitt zeigt, ist das Ende'

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  des 28. Diesdj# =gIkann starr an der Hohlwelle -34

  dadurch befestigt werden, daß die Manschette an der Nabe 46 mittels der Scheibe 53 und der Schraube 54 festgelegt wird. Die Manschette berührt den Innenring des Rollenlagers 50-. Andererseits liegt der Innenring fest an der Schulter 55 an, die an die Nabe 46 angearbeitet ist. Infolgedessen ist die Scheibe 53, die Manschette 52 und der innere Ring des Lagers fest mit der Nabe 46 der Hohlwelle 34 verbunden.
• Die Erfindung benutzt Speichermittel in Form einer Torsionsstange 56; sie ist in der Hohlwelle 34 angeordnet und darin un-

  abhängig vonder Hohlwelle drehbar urid in dem Iager 58 der Querwand

  gelagert. Das rechte Ende der Torsionsstange geht durch die Nabe 46 und durch die Scheibe 53. Es ist daran durch die Rillenverzahnung 60 befestigt. Demgemäß ist das rechte Ende der Torsionsstange an der Hohlwelle 34 befestigt, da es mit der Scheibe 53 rillenverzahnt ist und die Scheibe 53 an der Nabe 46 der Hohlwelle befestigt ist.
• Das linke Ende der Torsionsstange geht durch die Nabe 42 und durch das Lager 61. Es kann sich unabhängig von der Nabe drehen. Das durch das Lager 61 hindurchgehende Ende der Torsionsstange ist mit der äußeren Kerbverzahnung 62 versehen und kämmt mit der Innenverzahnung der achsial verstellbaren Haltenutter 6,3. Die Hauptmasse der Haltemutter ist außen kerbverzahnt und kämmt mit einer Innenverzahnung 65 der Bohrung 45. Daher kann sich die Haltemutter in Längsrichtung frei bewegen, aber nicht gegenüber

  dem Pressenrahmen drehen. Die Nabed der Haltemutter 63-ist

  mit einem Außengewinde 66 versehen und kämmt Innenverzahnuhg de#s Getrieberads 67.

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  Die hin- und hergehende Bewegung der Vorgreifermechanik mit der abwechselnden positiven und negativen Beschleunigung ist eine Quelle von Stößen und Schwingungen in der presse$ die Störungen beim Druckvorgang mit sich bringen.
• Die Vorgreifermechanik belastet das Antriebssystem während eines normalen ArbeitsZyklus der Presse unterschiedlich* Die Wirkung dieser momentanen Belastungen sind am besten anhand der Fige 1 zu erläutern. Die Vorgreifermechanik befindet sich in der dargestellten Stellung in ihrer Ruhestellung am Registertisch 14.
• Die Greiferelemente 40 und 41 haben die Leltkante eines registerten Bogens am Tisch erfaßt und die konjuglertEnNockenscheiben sind dabei* die Vorgreifermechanik zu beschlaunigenj damit sie den Bogen an die Greifer 16 des gleichmässig umlaufenden Druckzylinders 10 abgibt.
• In diesem Augenblick bedingt das Trägheitsdrehmoment der Vorgreitermechanik einen momentanen Stoß im Antrieb. Die Antriebsräder 31 - 30 übertragen den Stoß auf den Druckzylinder* Das erzeugt einen schwachen Schlupf im Walzenspalt zwischen dem Druckzylinder und dem Drucktüahzylinder 129 Dadurch entstehen beim Drucken Sohlieren auf dem Bogen 8 im Punkt X* Der momentaneg auf den Drucktuchzylinder übertragene Stoß läßt diesen leicht gegenüber dem Plattenzylinder 11 schlüpfen. Infolgedessen wird die im Punkt Y auf den Druaktuchzylinder übertragene Farbe auch verzeichnet und in einer zweiten Schlierenreihe sichtbar$ die auf dem Bogen 8 um den Punkt Z entsteht* Ähnliche Verhältnisse treten bei der negativen Beschleunigung der Vorgreifermechanik am Ende der Bogenzuführung auf und ebenfalls bei der positiven und negativen Beschleunigung während der Umkehr der Vorgreifermechanik.
• Diese bei der hin- und hergehenden Bewegung der Vorgreifermechanik auftretenden Störkräfte und -momente werden durch die erfindungsgemäße Anordnung der Totsionestange wesentlich vermindert» wenn nicht sogar ganz beseitigt. Die Torsionsstange ist an dem einen Ende, an dem die Schwinge 28 angreift, durch die Kerbverzahnung 60 mit der Hohlwelle 34 verbunden. Sie ist an ihrem anderen Ende durch eine Kerbverzahnung 62 mit der einstellbaren Haltemutter 63 verbunden, deren Umfläche

  die Kerbverzahnung 64 aufweist, die'Üie Gegenverzahnung 65 der

  Bohrung 45 eingreift. Bei der negativen Beschleunigung, die bei der hin- und hergehenden Bewegung der Vorgreifermechanik jeweils auftritt, wird die Torsionsstange 56 in der Weise tordiert, daß sie Energie speichert. Die Torsion erreicht ihren Höchstwert an der Kerbverzahnung 60, womit die Torsionsstange in der Hohlwelle befestigt ist. Sie nimmt ständig bis zum anderen Ende der Torsionsstange ab, das die einstellbare Haltemutter Ö3 im Pressenrahmen hält. Bei der anschließenden positiven Beschleunigung der Vor-

  greifer4-*m..,*W..wird die in der Torsionsstange 50 gespeicherte

  Energie frei und unterstützt die Beschleunigung der Greiferstange. Die Freigabe der Energie, die in der Torsionsstange gespeichert ist, setzt sich bis zum Übertragungspunkt fort. Dann wiederholt sich der Zyklus bei der anschließenden negativen Beschleunigung. Denn die Torsionsstange wird wieder bis zu ihrer höchsten Torsion tordiert. Diese ist an den Endpunkten A und B der hin- und hergehenden Bewegung erreichte #,-,7enn eine Torsionsstange gemäß der Erfindung benutzt, wird, werden die Restkräfte und Momente, die durch die Nockenscheiben und Antriebslenker sowie durch die resultierende Bewegung der Greifermechanik erzeugt werden, auf ein Mindestmaß verkleinert. Das kann anhand der Fig. 5 am besten verstanden werden. Darin sind die Trägheitsmomente graphisch in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Vorgreifermechanik in Bezug auf den Registertisch dargestellt sowie die ausgleichende Wirkung der Torsionsfeder. Die in der Fig. 5 auf der Abszissestehenden Gradzahlen geben den Winkel an, den die Kurbel, welche die Vorgreiferstange trägt, mit dem Registertisch macht. Die Ordinate enthält eine Einteilung von -6 über 0 bis +6. Darin entspricht jede dieser Zahlen auf der Ordinate einen Wert von X . 103 JN . LB oder X . 1,1521 kg - cm. Die von links oben kommende durchgezogene Linie 75 stellt die Trägheitsmomente der Vorgreifer bei der zunehmenden und bei der abnehmenden Beschleunigung der Vorgreifer dar, während die gestrichelte Linie 76 die Werte der entsprechenden Torsionsstangendrehung wiedergibt. Die Werte des Trägheitsmomerits-Urr",.'iprgreifer nehmen während der Beschleunigung ab, nämlich von der obersten linken Stellung bis annäherend 12 0 vor dem Übertragungspunkt T. In dem Bereich 120 vor dem Übertragungspunkt T bis ungefähr 12 0 nach diesem Punkt T bewegen sich die Vorgreifer mit gleich bleibender Beschwindigkeit. Sie entspricht der Umfangsgeschwindigkeit des Druckzylinders, damit der Bogen einwandfrei auf den Druckzylinder übertragen wird.
• In diesem Bereich der konstanten Vorgreifergeschwindigkeit ist das Trägheitsmoment Null. Der untere Teil der Linie 75 zeigt die Trägheitsmomente bei der negativen Beschleunigung. Diese Werte nehmen ab, bis der unterste Punkt in der unteren rechten Ecke der Fig- 5 erreicht ist. Wie man an der Fig- 5 erkennt, ist am Ende einer jeden hin- und hergehenden Bewegung, wenn nämlich die Drehung der Vorgreifer am höchsten ist, die Torsionsstange auch am stärksten tordiert, und zwar ist die Torsionsstange gerade entgegengesetzt zum Trägheitsmoment tordiert. Beiderseits des Punktes T ist die Drehung der Torsionsstange größer als das Drehmoment der Greifermechanik, da sich diese mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Der Unterschied ist in der Fig- 5 an den beiden, mit Doppellinien schraffierten Dreiecken angezeigt.
• Die Erfindung ist hier beschrieben an einer Torsionsstange, die an einem Ende eine einstellbare Haltemutter aufweist, um damit die Federeigenschaften der Torsionsstange zu verändern, um so ein Mindestmaß an Torsionsmomenten bei allen Arbeitsgeschwindigkeiten zu erhalten. Eine solche Einstellbarkeit ist verständlicherweise nicht immer wesentlich. #r-Tenn beispielsweise eine Maschine darauf eingerichtet ist, bei einer feststehenden Geschwindigkeit zu arbäten oder die Geschwindigkeit in einem engen Bareich zu ändern. ist, wird eine Torsionsstange mit fester Charakteristik vollkommen

  einwandfrei wirken. Übrigens haben bekarintlich die nitisten Drucker-

  Dressen eine günstigste yArbeitsgeschwindigkeit, bei der sie die

  besten Drucke liefern. Sie werden dann selten bei Geschwindigkeiten benutzt, die viel unter oder über dieser günstigsten Geschwindigkeit liegen. Infolgedessen wird eine Torsionsstange, die darauf CD eingestellt ist, ein Mindestmaß an Torsionsmomenten bei der günstigsten Geschwindigkeit zu ergeben, hinreichen, da sie die Torsionswerte auf' niedrigem Niveau während de rjenigerl Perionden halten wird, in denen eine Presse bei anderen als ihrer günstigsten Geschwindigkeit betrieben wird. FUr die Einstellung der wirksamen Länge der Torsionsstange sind handbetätigte Mittel beschrieben. Verständlicherweise könnten auch automatische Mittel mit dem Pressenantrieb verbunden sein. Dann können die Charakteristiken der Torsionsstange entsprechend verändert werden und in Abhängigkeit von der Pressengeschwindigkeit. Die Erfindung ist nicht auf Einzelheiten der Konstruktionj wie sie hier beschrieben und dargestellt ist$ beschränkt. Denn der Fachmann kann auch verschiedene andere AusfUhrungsformen finden, ohne von dem Kern der Erfindung abzuweichen,

Claims (2)

1. PatentansrL-üche: Vorgreifersteuerung für Bogendruckmaschinen, bei der die Vorgreiterstange an einer im Pressenrahmen gelagerten, vor- und zurückdrehenden Welle bel'estigt ist" aur der eine sie drehende Schwinge sitzt, welche von den beiden Nockenbahnen zweier konjugierter Nockenscheiben-gesteuert wird, deren Antrieb unmittelbar mit dem Druckzylinder kämmt$ dadurch gekennzeichnet$ daß die vor-und zurückdrehenae Welle als eine Hohlwelle (34) mit einem darin koachsial angeordneten und Über die Enaen der Hohlwelle hinaus-.ragenden Torsionsstab (56) ausgerUhrt ist, der zwecks Speicherung störender Torsionsmomente einerseits mit dem Ende der Hohlwelle (34) am Angrirfspunkt der Schwinge (28) fast verbunden und andererseits frei durch das Lagerende (42) der Hohlwelle hindurchgehend im Pressenrahmen (43) festgelegt ist.
2. 2. Vorgreifersteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetj daß das im Pressenrahmen (43) festgelegte Ende der Torsionsstange (34) durch eine Haltemutter (63) hindurchgeführt und festgelegt ist$ die koachsial mit dem Lager (s44) angeordnet ist, in dem der Lagerzapfen (42) der Hohlwelle (34) lagert. 3. Vorgreifersteuerung nach Anspruch 1 bis 23 dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemutter (63) in der Bohrung (45) des Pressenrahmens (43) achsial verschiebbar$ aber nicht drehbar ist* 4. Vorgreifersteuerung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet., daß die Haltemutter (65) über ein Schneckengetriebe (66,67,7z,73,74) achsial verschiebbar ist. 5. Steugung für hin- und hergehende Massen, gekennzeichnet durch Merkmale der Ansprüche 1 bis 4.