DE1627036A1

DE1627036A1 - Werkstueckspannvorrichtung,insbesondere fuer Mehrwege-Drehautomaten

Info

Publication number: DE1627036A1
Application number: DE19671627036
Authority: DE
Inventors: Otto Lehmann; Kurt Wuesteney
Original assignee: Gildemeister AG
Current assignee: DMG Mori AG
Priority date: 1967-07-21
Filing date: 1967-07-21
Publication date: 1971-08-05
Also published as: US3552240A; DE1627036B2

Description

Dr. O. Loesenbedc Dipl.-lng. Stracke Dipl.-tag. Loesenbeck Bielefeld, Herforder Siw&e 17

werkzeugniascliinenfabrik G-ildeme ister & Comp* Akt ο-Ges., 43 Bielefeld, k& Hauptbahnhof

werkstückspannvorrichtung, insbes. für fcehrwege-

Dr e hautoruat en -

Die iirfindung betrifft eine werkstückspannvorrichtung, die insbes. für kehrv/ege-Drehautoaiaten verwendbar ist, auf denen die ii/erkstückoearbeitung von Bearbeitungseinheiten vorgenoiimsn wird, deren Arbeitsspindeln sich gleichachsig gegenüberliegend oder winklig zueinander angeordnet sind, und bei denen sich das stillstehende Werkstück zwischen den Arbeitssjiindeln befindet*

Bekanntlich bedient man sich bei der Bearbeitung von Werkstücken mit mehreren sich kreuzenden oder auch gegeneinander versetzten Achsen, wie beispielsweise bei Kreuzgelenken oder T- und Kreuzverschraubungen, kraftbetätigter Spann- und Schwenkeinrichtungen, die so ausgebildet sind, daß die einzelnen Achsen der Werkstücke.zur Arbeitsspindel in Bearbeitungsstellung geschwenkt werden können, ohne daß die Werk-

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stücke umgespannt v/erden müssen oder die Las chine bzw. die Arbeitsspindel stillgesetzt zu v/erden braucht. .Einrichtungen dieser Art sind für die Einwegbearbeitung auf Drehmaschinen bekannt geworden. Diese Einrichtungen worden auf Revolverköpfe oder Spindeln axt eingebauten Schaltwerken aufgesetzt. Sie haben den großen i; acht eil, daß sie als Drehbankfutter rotierend gebraucht werden und damit im Hahmen der räumlichen Verhältnisse konstruktiven Swangslosungen unterliegen.

So werden bei den bekannten werkstückspannvorrichtungen die Werkstücke für die Einwegbearbeitung zwischen zwei Kalbachsen eingespannt, wobei die eine Halbachse als Drehachse ausgebildet ist und axial nicht bewegt wird, während die andere halbachse., die Spannachse, mit einem Spannkolben direkt gekuppelt ist und die Spannbacke im direkten Schub auf das Werkstück drückt, welches sich andererseits an dem axial unversciiieblichen Arretierstück der Schwenkachse abstützt. Diese Anordnung berücksichtigt nicht die Eigenheiten von V/erkstücken mit rauhen Außenkonturen und Abmaßen, wie gegossener und gepreßter Bau- und Armaturenteile. Die Diekentoleranzen der Werkstücke gegen bei dieser einseitig stehenden Spannung als Iviittenversatz in die Bearbeitung ein. Infolgedessen wird den V/erkstücken eine Unwucht angearbeitet» die sich beispielsweise bei schnell drehenden Kreuzgelenken äußerst nachteilig auf die Hadellagerung und den ruhigen Lauf des Gelenkes auswirken kann.

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Das Verschieben der Spamiachse iiu direkten Schub läßt die SefLUirliclie ;..öglichk3it des ilerausr eigens der Werkstücke aus der Spannung durch die im Schnitt stehenden werkzeuge offen, ' wenn der Spanndruck bei einer Störung in Zufluß des öpannr.ediuu_s nac-j.lal.it. . . -

jjai den brannten V/erkstückspannvorricIrbungen für die 'Einv/eg-

eituiijf,· im Drjhban._futter ist die Anordnung des behaltv/erkes ;ichv/3i).k3n αθχ¹ ',/erkstuclce von einer Bearbeitungsfläche zu einer anderen insofern nachtailig, als auf sine kraftschlüssige Verbindung der Betätigungselemente verzichtet v/erden muß.

Bei einem butter wird das Drehen der Schwenkachse von einem Liechanischaii übertragungsglied bewirkt, das an einer Kolbenstange befestigt ist, beim Hücklauf des Kolbens in die profilierte Halbachse einhakt und diese um den halben Schwenkwinkel dreht. Das Schwenken in die Bearbeitungslage erfolgt beim Vorlauf des Kolbens, wobei die mit einer Keilschräge versehene Kolbenstange auf die ILante eines auf der Schwenkachse angebrachten ,„ehrecks stößt, die Achse dreht und schließlich die Anlage an einer !Fläche findet, mit welcher die Schwenkachse indexiert ist*

Bei einem anderen bekannten Futter wird das Schwenken von mehreren um den Schwenkradius zueinander versetzt angeordneten Kolben bewirkt, wobei die Stoßkanten der Kolbenstangen nacheinander auf die Kanten des x..ehrecks auf stoßen, und das Drehen des V/erkstückes auf diese V/eise bewerkstelligen. Außerdem

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unterliegen die Betätigungsglieder solcher Schwenkvorrichtungen zum Teil dein Hinfluß von Spänen und des Kühlmittels, wodurch Punktion und Genauigkeit leicht nachteilig beeinflußt werden können.

Das Verriegeln der Schwenkachse durch seitliches Anlaufen der kolbenstange mit Keilschräge an die Fläche eines kehrecks wird als einfache Lethode in Verbindung mit den: beschriebenen System des SclLsrenkens bei den bekannten buttern angewandt. Die Nachteile des Systems sind einleuchtend im Einblick auf die unsicheren ,ifinkelvarhältnisse, die bestehen, v/eil die Vorschubachse des Verriegelungskolbens in gewissem Abstand am Zentrum der Drehachse vorbeiführt. Dadurch wird bei der Laftreibung- in der Keilschräge eine nehr oder weniger ungenaue Arbeitsstellung für das Werkstück vorgegeben.

Um hier Abhilfe zu schaffen, wird gemäß der Erfindung für die Lehrwegebearbeitung, von Werkstücken vorgeschlagen, die Werkstücke zy/ischen zwei gleichachsig gelagerten, gegenläufig, axial bewegbaren Achsen zu spannen, die über keilförmig wirkende Leisten mit Spannkolben in Eingriff stehen, welche in spitz*- winklig zueinander angeordneten vruckzylindern axial bewegbar gelagert und derart miteinander gekuppelt sind, daß sämtliche Kolben sich stets gleichzeitig und gleichläufig bewegen.

Auf diese V/eise werden Dickentoleranzen der Werkstücke nach beiden Seiten gleichmäßig aufgeteilt und Unwuchten durch das luittige Spannen vermieden. .Ferner ist bei Druckabfall in den

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Zylindern eine mechanische Selbsthemmung im Spannsystem ge?rährleistet.

Vorzugsweise sind mehrere Spanneinheiten gleichmäßig auf den Umfang einer drehschaltbaren Zentralwelle verteilt befestigt. Dabei sind jeder, dieser Spanneinheiten außer den beiden Spannachsen vier Spannkolben, zwei Lösekolben, ein Schwenkkolben und ein Indexkolben zugeordnet. Äiindestens zwei spitzwinklig zueinander verlaufende Spannkolben sind am freien Ende als Zahnstangen ausgebildet und über zwei auf ortsfesten Zapfen gelagerte Stirnräder gleichläufig miteinander gekuppelt._o

Das Schwenken der Spannachsen erfolgt durch die inrechtwink-r lig zu den Spannachsen verlaufenden Druckzylindern angeordneten Schwenkkolben, die als Zahnstangen ausgebildet sind und mit entsprechenden Verzahnungen der Spannachsen in Eingriff stehen.

Die zum Fixieren der schwenkbaren Spannachsen in den Arbeitsstellungen dienenden Indexkolben weisen Keilschrägen auf, während die schwenkbaren Spannachsen im Bereich dieser Keilschrägen mindestens zwei winklig zueinander verlaufende Richtoder Anlageflächen für die Keilschrägen bzw. für durch letztere betätigte Druckstücke aufweisen.

Jedes Werkstück wird in der Spannvorrichtung für die Mehrwegebearbeitung in einer Arbeitsstellung gespannt, die es ermöglicht, gleichzeitig zwei sich gegenüberliegende oder winklig zueinander stehende Schenkel oder Arbeitsebenenen des Werkstückes

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zu bearbeiten und danach, andere Arbeitsflächen vor die werkstücke zu schwenken, ohne das Werkstück inzwischen umspannen zu müssen.

Zur aufeinanderfolgenden !Fertigbearbeitung der Werkstücke in verscniedenen Arbeitsebenen wird die durch mehrere Spanrieinheiten gebildete öpanntroiaiael um jeweils eine Teilung weitergeschaltet , so daß die eingespannten Werkstücke nacheinander auf die verschiedenen Spindellagen des :..ehrwe ge automaten mit entsprechend bestückten Werkzeugen geschaltet v/erden können.

An den beiden Enden der die Spanntrommel tragenden Zentraloder Schaltwelle befinden sich die drehbar gelagerten Einrichtungen- zur Führung bzw. Verteilung des Druckmediums auf die einzelnen Spannstationen. Der Rhythmus des Spannens oder Schwenkens der Werkstücke wird von einem Räder- oder xTockenvorgeläge über VorSteuerschieber auf die Spann- bzw. Schwenkstationen verteilt. Der Auftrag an jede Vorrichtung zum Ausführen der vorgesteuerten Funktion wird entweder durch Fußkontakt oder bei magazinierten Vo11automaten durch Endschalterimpuls gegeben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zagen:

Figo 1 einen rechtwinklig zur Zentralwelle verlaufenden senkrechten Schnitt durch einen Teil einer aus sechs Spanneinheiten gebildeten Werkstückspanntrommel,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der .Linie III - III der Fig. 1.

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iTig.. Ί und 2 sind auf 3iner drehschaltbaren Zentralwelle 1 zwei Sechskantscheiben 2 durch jlleiauringe 3 befestigt. Auf diese ^leuuurings 3 s'.nd sechs etwa 7-fcrxiige Gehäuse 4 aufgef!anseht, weiche zusammen die ",Verkstücicspanntraamel bilden.

In jedem Gehäuse 4- sind zunächst zwei opamiachsen 5 und' 6 gleichachsig sowie axial bewegbar gelagert, deren einander zugekehrte Oxiden in den Sachen 7 Jedes Gehäuses U- hineinragen und je eine Spannbacke 8 tragen. Die Spannachse 6 ist gleichzeitig die Werkstückschwenkachse und zu diesem 2weck innerhalb des Gehäuses 4 iuit einem Zahnsegment 9 versehen, mit dein eine Zahnstange IG in Eingriff steht, die i.,it einem kolben 11 verbunden ist, der in einen Druckzylinder 12 angeordnet ist. Die Zahnstange 10 und der Druckzylinder 12 verlaufen rechtwinklig zur öpannachse 5.

Zum Ausrichten, und Verriegeln in zwei verschiedenen Winkel-Stellungen ist die Schwenkachse 6 in dem dargestellten Ausführun£;sbeispiel :.;it zwei "rechtwinklig zueinander angeordnet an Flächen 13 versahen, -acli Rädern Schwenken der Spannachse 6 setzt sich auf eine dieser !Flächen "13> ein Druckstück 14 auf, aas rechtwinklig zur Spannachse isi Gehäuse 4 hin- und herbeweglich gelagert ist und durch einen an der Stange eines in eine:.: Druckzylinder 1^. an~eordneten i^olbens 16 vorgesehenen i^eil Ί7 in Sichtung zur Spanaacnse 6 bev/egbar ist. 3ei rückläufiger Be.vögung des Kolbens 16 und des keiles 17 wird das Drucüstück 1-4- aurcn eine ^eder so weit von der Flüche 13 der Spannachse ö abbiegt, daß- letztere frei geschwenkt werden ,,an.

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Die Spannachse 5 ist nicht mit einer Schwenk- und Index-Vorrichtung ausgestattet, sondern lediglich durch Anordnung eines Aid.aldrucklagers 18 zuu Liitdrehen bei eingelegtem Werkstück eingerichtet.

In je zwei spitzwinklig zu den Spannachssn 5 und G verlaufenden Druckzylindern 19 bzw. 20 sind Kolben 21 bzw. 22 angeordnet Diese _olben sind mit v/inklig angearbeiteten Leisten 23 versehen, die in Quernuton der öpannachsen 5 bzw. 6 eingreifen und bei Längsbewegung der Spannkolben den Vorschub der Spannachsen 5 ^UILQ- 6 ii- Verhältnis 2 : 1 bewirken, mithin das .jerkstück bcii ihrer Bewegung zur Zentralwelle 1 festspannen sowie b3i gegenläufiger Bewegung die Spannung lösen.

Je einer der. zu beiden Seiten eines"" .Bear be it uiigsrauiues- 7 vorgesehenen, in gleicher Hota.tionsebene liegenden Spannkolbeii 21 und 22 ist an seinen der Troiäu3liuitte . zugekehrt au Ende als Zahnstange 21"' ausgebildet. Diese Zahnstangen sind durch zwei. auf ortsfesten Achsen gelagerte, r,itöinanaer in Eingriff stehende Stirnräder 24- derart miteinander gekuppelt, daß sie sich nur gleicnseitig und gleichläufig bewegen können.

Die in gleichen _cadialebenen neboiieiiianderliegciiden Spannkolbon 21 und 22 jeder Spanneinlie-it sind durch Bolzen 25 paarweise miteinander gekuppelt. Ferner sind die uicht mit einer Verzahnung 22' versehenen Spannkolbon 22 an inneren Snde als Losekolbrm 26 ausgebildet. So^.it v/eist jede Spanneinlieit zwei opcumkolben 21, swei opannkolbaii 22 una E-wei Losekolben 26 auf. Infolgedessen ist de.;;· beim Spaixavoi^.·"^'-¹-■; auftretende Bruak den-

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pelt so noch wie der Lösedruck.

Zum Vorsteuern der Rhythmen des Spannens und des Schwankens und zur Regelung einer systematischen IoIge einzelner Funktionen, in der Torrichtung ist jedem SpanngeheLuse 4 .ein Vorsteuerschieber 27 angeblockt. Durch Verschieben des Steuerbolzens 28 in die rechte EndstellungClFig.2) wird das Schwenken nach links sowie das Spannen und Entspannen, durch Verschieben des Bolzens 28 in die linke Endstellung dagegen das Schwenken nach rechts vorgewählt. Das Verschieben des Steuerbolzens 28 wird von zwei hydraulisch betätigten Stösseln 29 und 30 ausgeführt, die von der Zentralwelle 1 aus über nockenbetätigte Endschalter ausgelöst werden. Zum Ausspannen-der Werkstücke wird der Steuerbolzen 28 in die rechte Endlage vorgesteuert. Dadurch kann mit Fußkont'akt oder automatisch über eine Leitung 31 dem Zylinderraum I5 unterhalb des Indexkolbens 16 das Druckmittel, beispielsweise ein Hochdrucköl zugeführt werden, das den Indexkolben 16 bewegt, so daß sich das Druckstück 14 von der Eichtflache 13 abhebt. Kurz vor Erreichen seiner äußeren Endstellung stößt der Indexkolben 16 das federbelastete Vorspannventil 32 auf und gibt damit dem Hochdrucköl den Weg frei zum Einströmen in den Zylinderraum des Schwenkkolbens 11, der mit seiner Zahnstange 10 die Spannachsen 6 und 5j letztere über das Werkstück in eine Ausgangsstellung dreht und seinerseits das Vorspannventil 33 aufstößt. Dadurch werden über den Vorsteuerschieber 27 die Zylinderräume der Lösekolben 26 mit Drucköl gefüllt, die Kolben nach außen und die Spannachsen 6 und 5 aus-

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einanderbewegt, so daß das Werkstück entnoiuinen v/erden kann. Wach dem Einlegen eines anderen Werkstückes und Abgabe des Spannauftrages über Fußkontakt oder automatisch wird das Druckmittel umgesteuert, und zwar strömt jetzt durch die Leitung 34 Druckmittel ein.

Der Schwenkkolben 11 ist für den Spanndruck gesperrt und verharrt in der vorher eingenommenen Stellung. Der Indexkolben 16 legt das Druckstück 14 während des Spannvorganges mit leichtem Druck gegen eine der Richtflächen 13 und verriegelt die Schwenkachse 6, nachdem beide Spannbacken 8 auf das Werkstück aufgelaufen sind.

Zum Schwenken des teilweise bearbeiteaten Werkstückes in die andere Arbeitsstellung wird der Steuerbolzen 28 von dem 3tössel 30 in die linke Endlage (Fig. 2) verschöben. Beim Einströmen des Lösedruckes über die Leitung 31 wird der Indexkolben 16 nach außen bewegt und das Druckstück 14 von der Richtfläche 13 abgehoben. Durch Aufstoßen des Vorspannventils 32 wird deia Drucköl der Weg auf die andere Kolbenfläche des Schwenkkolbens 11 freigegeben. Die Spannachse 6 schwenkt um 90 zurück, wahrend gleichzeitig das Spannsystem drucklos gemacht ist durch zweitweiliges Unterbrechen des Spanndruckes.

Ein Abheben der Spannbacken 8 vom .Werkstück findet nicht statt, weil den Zylinderräumen der Lösezylinder 26 kein Drucköl zugeführt wird. Die Spannbacken 8 halten das Werkstück während des • Dreh.vorgan.ges lediglich durch die mechanische Selbsthemmung, die bestehen bleibt, solange keine Druckölbewegung in den Spann-MM^fllrt«. «^ , · BADORIGiNAL

Claims

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Patent a χι sp rüche

(i». Vv'ej/kstückspannvorrichtung, insb^s. für Lehr-.vegedrehauto-

, j.; it sciiwenkschaltbareii Spanneleiienten, gekennzeic,u.ut i'Ci je zwei gleichacnsig angeordnete, gegenläufig axial bewegoare Spannacneen (> und 6) , die üo-r keilförmig v/irkende üSisten (2^) üit opannkoloon (21 und 22) iid Sin^riff steiiea, di3 in spitav/inklig aueinander angeoi'dnscen Druckzylindern (19 bz\;.. 2C>. axial bewegbar gelagert und derart miteinander Gie^upi-elt üihd, daii säntlicne Kolben .sicli stets gleiciiaeitig und gleichläufig bewegen, .
2. w'e.'.-'kstückspannvorriciitung nach Jhspruch 1, dadurch gekennseicnnet, daa jeder (äpanneinheit zv,-ei opannachsen (5 und 6), vier opannkolben (21 und 22).,. zwei Lösekolben (26) _s ein Schwenkkolben (11) und ein Jndsxkolben (1S) zugeordnet oind»

5. V/erkotückspannvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zvrei opannkolben (22), jeder Spanneinheit gleichzeitig als Lösekolben (26) ausgebildet sind..

4. '.iex'kütückspannvorrichtung nach ü-nspruch 1 bis j, dadurch gekennzeichnet, daß bindest ins zv;ei sx-itsv/inklig zueinander verlaufende, zu beiden Seiten eines 3earbeitungsrauüies (7) vorgesehene Öpannkolben (21) jeder opanneinheit durch Verzahnungen (21') und zwei auf ortsfesten Zapfen gelagerte Stirnräder (24) oder Zahnsegmente gleichläufig miteinander verbunden sind.
_ ..-: , .... ...,..·. BAD ORIGINAL

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5. Werkstückspannvorrichtung nach ^nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, etwa V-foruige Bpanneinlieiten gleichmäßig auf den Umfang einsr dr3hscj.altbaren Lentralwelle (1) verteilt angeordnet sind,

5. V/erkstückspannvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5? dadurch gekennzeichnet, daß die in gleichen ^.dialebenan nebeneinander angeordneten 3pannkolben (21) ,und 2£) durch Q,uerstifte (25) o.dgl. starr miteinander verbunden sind.

V'. ./erkstückspannvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf oine Spannachse (5) einwirkenden Bpannkolben (21 und 22) und deren Zylinder (19 und 2C) einer Spanneinheit mit den auf die andere .opanixachse einwirkenden äpannkolben (21 und 22) und der^n Zylindern (19 und 2C) derselben Spanneinheit einen w'inkel von 50° einschließen.

8. '«ierkstückspannvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeicnnet, daß die Schwenkkolben (11) und die Indexkolben (16) in rechtwinklig ■ zu den in ihreia !uereicn liagenden schwenkschalbaren Spannachsen (6) verlaufenden Druckzylindern (12) bzw. (15) angeordnet sind.

9· Werkstückspannvorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkkolben (11) mit Zahnstangen (10) verbunden sind, die mit entsprechenden Verzahnungen der schwenkschaltbaren Spannachsen (6) in Singriff stehen.

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10. vTerkstückspannvorrichtung nach ^XLsprucJi 1, 2, 8 und 9, dadurcli gekennzeichnet, daß die Indexkolben (16) je eine Xeilschräge (17) aufweisen und die sciiwenkschalt baren Spannachsen (6) im Bereich dieser Keilschräge mit Mindestens zwei winklig zueinander verlaufenden nicht- oder Anlageflachen (13) versehen sind.

11. Werkstückspannvorrichtung nach Anspruch 1,2, 8, 9 und-10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Sicht- oder Anlageflächen (15) der Spannachbon (#6) und den iLeilflachen (17) cLer Indexkolben (16) unter I'edereim/irkung. stehende Druckstücke (14) Idngsvsrschieblich gelagert sind, dia in ihrer vYirklage stirnseitig gegen eine der Flächen (13) anliegen.

12. v/erxi-stiickspannvorrichturxg nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume der Index-, ochv/enfe- und Losekolben (16, 11, 26) über Yorspannventile una Vorsteuerschieber in IFolgeabhängigkeit und wechselseitig miteinander verbunden sind.

13. Werkstückspannvorrichtung nach -ä-nspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume (19 und 20) der opannkolben (21 und 22) durch Kanäle mit den Zylinderräumen (15) der Indexkolben (16) in Verbindung stehen.

14. Werkstückspannvorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Steuerbolzen in außerhalb der Sjlinderriax-ie ("L· unc 1>) angeordneten Gehäusen (27) parallel üur dr^hscuiltba-eoii Zentral •„velie (1) begrenzt lan^svsrs.chiebbar .gelagert ^ind.

15· Viierkstiickspannvorrichtun.v nach ^nsprucli 1 und einen oder mehreren der vorhergehenc.3.2. Ansprüche, daduz-c_i ,;ykei_riz:iio^jiet, daß die üiiisteuerung der otiusrbolzen.durch. Druclzstossel (k9 und ;;G) erx'ol^t, iie ihrarssits in ^bii^ngigxeit vo üsa ^c.-ajio3,;e- ;:en der Lentx^.lv,^Telle '/I) steuerbco? sind.

16. ',/arkstücksi^annvorrichtuzu nach, ^--nspr-r-uoix 1 mti 3iu.3.\ oder Liehreran der vorher^eiien^sn ^nspr^cne, dadurch ^e^ennzsiCiUiet, da£ die Steuerung .der Druckstössel (29 und 50) von der Zentralv/elle (1) aus über ein Lxit l^::ocken versehenes Zahnradvorgelege erfolgt. -

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