DE2013528A1

DE2013528A1 - Pneumatisches Schlag- oder Stoßwerkzeug

Info

Publication number: DE2013528A1
Application number: DE19702013528
Authority: DE
Inventors: Joseph North Surrey Brithish Columbia Marcenuk (Kanada). P 11581
Original assignee: Konopski, Kornel B., North Surrey, British Columbia (Kanada)
Priority date: 1969-03-20
Filing date: 1970-03-20
Publication date: 1970-10-22
Also published as: JPS5022964B1; ZA701805B; GB1263224A

Description

_u,,„z.,*.. ig 401 ο.,™ 20. März 1970

Anwaltsakte 19 401

Kornel B. Konopski, North Surrey, British Columbia,

Ganada

Pneumatisches Schlagr oder Stoßwerkzeug

Die Erfindung betrifft leicht transportierbare Abklopf*- werkzeuge, insbesondere zum Abklopfen von losehängendem Gestein in Bergwerken und derglö

Nach dem Stand der Technik bekannte Vorrichtungen wie etwa Preßluftbohrer werden im allgemeinen nicht zum Abklopfen verwendet, da ihr Gewicht und ihr Umfang sie für diese Art der Verwendung zu schwerfällig machen. Außerdem weisen derartige Geräte nur eine begrenzte Länge auf,

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wodurch ihre Verwendbarkeit eingeschränkt wird und ihre Verwendung zum Abklopfen mit Gefahren verbunden ist.

Aus diesen Gründen sind die derzeit vorwiegend in Bergwerken verwendeten Abklopfwerkzeuge solche für Handbetrieb. Ein derartiges Werkzeug ist zumeist ein einstückiger Hohlstab mit einer Stahlspitze. Da dessen Länge 2,40 bis 4»20 Meter und der Durchmesser 40 bis 50 Millimeter betragen, ist seine Handhabung besonders ein Engstellen schwierig, so daß häufig nicht die erforderliche Stoßkraft entwickelt werden kann.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein Abklopfwerkzeug für pneumatischen Betrieb zu schaffen, welches von genügend geringem Gewicht und gedrängter Form ist, so daß es mühelos, sicher und wirksam durch einen Mann auch in engen Räumlichkeiten bedienbar ist.

Das Abklopfwerkzeug soll einfach im Aufbau und in der Herstellung sein. Seine Länge soll mühelos nach den Betriebsbedingungen einstellbar sein.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In dieser ist

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Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines transportablen Abklopfwerkzeugs nach der Brfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht des transportablen Abklopfwerkzeugs entsprechend der linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Spitzeneinsatzes,

Fig. 4 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht noch einer weiteren Ausführungsform eines Spitzeneinsatzes,

Fig. 5 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht ' ■ einer Schnellauslösung nach der Erfindung, und

Fig. 6 ein Vergleichsdiagramm des hin- und hergehenden Kolbenwegs bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Das in der Zeichnung dargestellte Abklopfwerkzeug 10 .*

weist zur Vereinfachung der Herstellung und Erleichterung der Erneuerung beschädigter oder abgenützter Teile einen Aufbau aus Einzelteilen auf. Die wichtigsten Teile sind zunächst (Fig. 1) das Gehäuse 11, ein Kolben 12 und ein Schlaggestänge 14-.

Das Gehäuse 11 weist eine gestreckte Hohlzylinderform auf und ist vorzugsweise aus einer Anzahl mittels gleichzeitig Trennwände zur Unterteilung des Gehäuses 11 in

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einzelne Kammern 22,23, 24 bildender Kupplungsteile 20, 21 verbundener Einzellängen 17, 18, 19 zusammengesetzt. Am vorderen Ende weist das Gehäuse einen vorderen Deckel 25 und am hinteren Ende den Verschlußdeckel 26 auf.

Der Kolben 12 ist hin- und herbeweglich in der Kammer angeordnet und weist ein in der Figur rechtes zylindrisches Teil 27 auf, welches an der Innenwandung des Gehäuses 11 gleitend geführt ist und ein sich axial erstreckendes, zylindrisches Teil 28 geringeren Durchmessers, welches durch eine axiale Öffnung 29 des Kupplungsteils 20 in die Kammer 22 hineinragt.

Die axiale Ausdehnung des Kolbenteils 27 ist beträchtlich geringer als die der Kammer 23, um die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens in der Kammer zu ermöglichen. Offensichtlich ist die vordere, ringförmige Fläche 30 des Kolbens kleiner als die durchgehende rückseitige Kolbenfläche 31.

Das Kolbenteil 27 weist eine vordere umlaufende Nut 32, eine Anzahl von der Nut 32 nach der rückseitigen Fläche 31 führender Durchlässe 33, eine hintere Ringnut 34 und eine Anzahl die hintere Ringnut 34 mit der vorderen Kolbenfläche 30 verbindender Durchlässe 34a auf.

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Die Grehäusekammer 23 ist über eine vordere Öffnung 35» welche durch die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 12 nach dem vor der Kolbenflache 30 liegenden Teil 23a der Kammer 23 hin geöffnet und verschlossen wird, und über eine hintere Öffnung 36, welche bei hin- und hergehender Bewegung des Kolbens 12 abwechselnd nach dem hinter der Kolbenfläche 31 liegenden Teil 23b der Kammer hin geöffnet und verschlossen wird, mit der freien Atmo- g

sphäre verbunden.

Weiterhin weist die Kammer 23 eine Zutrittsöffnung 37 für ein Druckmittel auf, welche etwa in der Mitte zwischen den Öffnungen 35 und 36 angeordnet ist. In einer Stellung des Kolbens 12 ist die Öffnung 37 durch den Steg 38 der Kolbenwandung zwischen den beiden Ringnuten 32 und 34 verschlossen. Bei Verschiebung des Kolbens aus dieser Stellung nach vorn tritt die Ringnut 34 in Verbindung mit der Öffnung 37» und bei Rückwärtsverschiebung des Kolbens aus dieser Stellung wird die Ringnut 32 mit der Öffnung 37 verbunden.

Das Schlaggestänge 14 weist einen beispielsweise aus einem Stahlrohr hergestellten, hin- und herbewegbar in dem Gehäuseteil 17 angeordneten Stößel 39 auf, dessen hinteres Ende in einer Führungsmuffe 40 und dessen vorderes Endstück in einer Pührungsmuffe 41 geführt ist. Das

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rückseitige Ende des Stößels 39 ragt in die Kammer 22 und trägt einen Amboßeinsatz 42 mit ebener Oberfläche.

Der Amboßeinsatz 42 ist geeignet, während der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens 12 eine Folge kraftübertragender Stöße bzw* Schläge durch den Aufschlag der Endfläche des Kolbenteils 28 auf den Einsatz 42 aufzunehmen. Um eine Folge solcher Schläge aufnehmen zu können, ist der Einsatz 42 vorzugsweise aus gehärtetem Stahl oder ähnlichem Material gefertigt.

Der Stößel 39 erstreckt sich durch den vorderen Deckel 25 und trägt eine an seinem Ende mittels einer Kupplung 44 befestigte Verlängerung 43. Durch diese Vorkehrung ergibt sich die Möglichkeit, die Betriebslänge des Stößels 39 je nach den Erfordernissen durch Anfügen oder Abnehmen von Verlängerungen 43 mit den entsprechenden Kupplungen 44 zu vergrößern oder zu verkleinern.

Am Ende des Schlaggestänges ist ein Bohr- oder Meißeleinsatz 45 beispielsweise durch Einführen eines verjüngten Teils des Einsatzes 45 in das offene Ende einer Verlängerung 43 und Sicherung desselben mittels durch sich überdeckende Öffnungen in der Verlängerung und dem Einsatz getriebener Konusstifte 46 lösbar angebracht·

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Vorzugsweise weist der Stößel 39 'Einrichtungen für die Begrenzung der hin- und hergehenden Bewegung auf, welche in der Darstellung als innerhalb des Gehäuseteils 18 nahe dem vorderen Deckel 25 den Stößel ringförmig umschließender Steg 47 ausgebildet sind. Eine Führung 48, welche vorzugsweise aus einem elastischen Material, beispielsweise Kautschuk, besteht, liegt am vorderen Deckel 25 an und dient bei Vorwärtsbewegung des Stößels 39 als Anschlag für den Steg 47. Die Rückwärtsbewegung des Stößels 39 wird durch Anschlag an die Führung 41 begrenzt.

Der Hub des Stößels 39'kann durch Schraubverbindung des vorderen Deckels 25 mit dem Gehäuseteil 18, welche axiale Verstellung des Deckels und damit der Führung 48 ermöglicht, und Sicherung des Decke.ls in der gewünschten Stellung mittels einer Feststellschraube 48a verstellbar sein. Andere oder weitere Einstellungsmöglichkeiten können durch Schraubverbindung der Führung 41 im vorderen Deckel 25 vorgesehen sein, so daß die Führung 41 in .axialer Richtung einstellbar ist und in einer gewünschten Stellung durch die Feststellschraube 49 gesichert wird.

Einrichtungen für die Zufuhr eines Druckmittels, beispielsweise Preßluft, an die Öffnung 37 umfassen einen etwa D-förmigen, hohlen Griff 50 mit dem eigentlichen Griffstück 51 und einem Paar am Gehäuse befestigter Füße

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52, 53. Der innere Hohlraum des Fußes 52 steht mit der Öffnung 37 in Verbindung und über eine öffnung 54 mit dem Hohlraum des Griffs 51. Der Hohlraum des Fußes 53 steht mit dem Hohlraum des Griffs 51 durch einen Durchlaß 55 und mit der Kammer 24 durch einen Durchlaß 56 in Verbindung. Der Kammer 24 wird ein Druckmittel, beispielsweise Preßluft, von einer geeigneten Quelle über eine durch den hinteren Deckel 26 mit der Kammer 24 in Verbindung stehende Leitung 57 zugeleitet.

Der Zutritt von Preßluft durch den Griff zu der Öffnung 37 wird mittels einer ein Rohrstück 58 mit einem auf den Durchlaß 54 ausgerichteten Durchlaß 59 im Griffstück 51 aufweisenden Ventilanordnung gesteuert. Das Rohrstück steht mit dem Innenraum des GriffStücks 51 durch einen in der Stirnseite gebildeten Durchlaß in Verbindung, dessen Öffnen und Schließen mittels eines Tellerventils 61 erfolgt. Das Ventil 61 wird im Ruhezustand durch eine zwischen dem geschlossenen Ende 64 des Rohrstücks 58 und einem Anschlag 65 in dem Rohrstück um den Ventilschaft 63 herum angeordnete Feder 62 geschlossen gehalten.

Der Ventilschaft 63 ragt durch die .Bndwandung 64 und liegt an einem Schenkel eines mittels eines Gelenks 67 schwenkbar am Griffstück 51 angebrachten Winkelhebels 66 an, welcher mittels eines in einem Schlitz beweglichen Stifts

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mit einem durch ein Gelenk 70 am Griffstück 51 angelenkten Auslösehebels 69 verbunden ist.

Durch Betätigung des Auslösehebels 69 wird der Durchlaß 60 geöffnet oder geschlossen und damit der Zutritt von Preßluft zum Durchlaß 37 freigegeben oder gesperrt.

Vorzugsweise sind in der Vorrichtung selbsttätige Sehmiereinrichtungen für den Kolben 12 und die Kammer 23 vorgesehen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich^, umfaßt eine derartige Einrichtung eine Trennwand 71 in der Kammer zur Abteilung eines Teils 24a der Kammer 24 von dem Preßluft-Einlaßteil derselben. Das Teil 24a der Kammer enthält eine Packung und wird durch eine mit einem Stopfen 73 verschließbare Öffnung 72 mit Öl versorgt. Die Trennwand 71 weist eine Anzahl Durchlaßöffnungen 74 auf. Dadurch wird beim Durchgang von Preßluft durch die Kammer 24 eine geringe Ölmenge durch die Öffnungen 74 aus der Kammer 24a in den Luftstrom gesaugt und der Kammer 23 mit diesem zugeleitet.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen Tragegurt 75 zur Erleichterung des Transports und der Bedienung auf«, Am hinteren Ende des Gehäuses 11 ist der Tragegurt 75 an einer Schelle 76 und am vorderen Ende mit einer Schelle 77 befestigt, in der vorderen Schelle 77 kann eine

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Schnellauslösung 78 vorgesehen sein, welche sich in Notfällen nützlich erweisen kann. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, kann die Schnellauslösung als ein Paar parallel zueinander, aufrecht an der Schelle 77 angeordneter laschen 79 ausgebildet sein, durch deren aufeinander ausgerichtete Öffnungen 80 ein Stift 81 geführt und durch Reibung darin gehalten werden kann. Der Tragegurt 75 ist nahe dem Ende mit einer Öffnung 82 versehen, welche nach Einführen des Gurts 75 zwischen die Laschen 79 auf die Öffnungen 80 ausgerichtet wird und der Aufnahme des Stiftes 81 dient. Der Stift ist mittels einer Schnur 83 oder dergl. am Gehäuse befestigt.

Wenn sich beim Betrieb der Vorrichtung der Kolben 12 nach rückwärts bewegt und der Durchlaß 37 bei freigegebener Preßluftzufuhr dabei mit der Hingnut 32 in Verbindung gebracht wird, strömt luft durch den Durchlaß 37» die Ringnut 32, die Durchlässe 33 in die Kammer 23a, deren Auslaß 36 geschlossen ist, und bildet dort ein Polster, welches den Kolben am Ende der Rückwärtsbewegung abbremst. Der Luftdruck in der Kammer 23a steigt; dabei weiter an und treibt den Kolben nach vorn, wo die Kammer 23b inzwischen über den Auslaß 35 die darin befindliche Preßluft an die Atmosphäre abgegeben hat.

Der Zutribt der Preßluft zur Kammer 23a bleibt geöffnet,

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bis der Kolben 12 die Mitte seines Hubes erreicht hat, so daß der Durchlaß 37 durch den Steg 38 verschlossen wird. Zu diesem Zeitpunkt hat der Kolben etwa seine Höchstgeschwindigkeit beim Vorwärtshub erreicht. Unmittelbar darauf erfolgt der Auslaß aus der Kammer 23a über die Öffnung 36, und die Ringnut 34 wird mit dem Durchlaß 37 in Verbindung gebracht, so daß sich über die Durchlässe 34a Luftdruck in der Kammer 23b aufbaut. Dieser Luftdruck übt eine Polsterwirkung aus, welche den Kolben 12 am Endpunkt des Vorwärtshubes in geringem Abstand von der Wandung 20 abbremst.

Dabei erteilt die Endfläche des Kolbenteils 28 dem Ende des in seiner durch Einstellung der Führung 41 und/oder des vorderen Deckels 25 bestimmten Endstellung befindlichen Stößels einen Schlag.

Wenn der Kolben 12 ausschließlich unter der Wirkung der jj Preßluft, ohne Aufschlag am Stößel 39, hin- und herbewegt würde, dann hätte ein Bewegungsdiagramm im wesentlichen die Form der durchgehend ausgezogenen Linie in Fig,6. Unter den beschriebenen Betriebsbedingungen -weist das Bewegungsdiagramm des Kolbens 12 jedoch im wesentlichen die durch die unterbrochene Linie angegebene Form auf. Darin bezeichnet der Punkt X den optimalen Aufschlagpunkt des Kolbens auf den Stößel 39 zur Erzielung maximaler Stoßkraft.

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Aus dem Umstand, daß die Stirnfläche 31 des Kolbens 12 beträchtlich kleiner ist als die Fläche 30 ergibt sich, daß der Vorwärtshub des Kolbens mit höherer Geschwindigkeit und größerer Wucht ausgeführt wird als der Hückwärtshub.

Es hat sich gezeigt, daß Luftdrücke zwischen 3,5 und 4,5 kp/em für einen wirksamen Betrieb der Vorrichtung ausreichen. In solchen Bergwerken, wo ein Abklopfen losen Gesteins bei niedrigen Drücken erschwert ist, können jedoch auch höhere Drücke zur Anwendung kommen.

Zweckmäßig werden verschiedene !'eile der beschriebenen Vorrichtung, darunter z.B_o das Gehäuse 11 und der Griff 50, aus Leichtmetallen wie Aluminium oder Aluminiumlegierungen hergestellt. In dieser Weise wurde eine voll verwendbare Vorrichtung nach der Erfindung mit einem Gesamtgewicht von knapp 6 kp (13 lbs.) gebaut.

Selbstverständlich ist mit der Vorrichtung jede gewünschte Art von Einsatzwerkzeug verwendbar. Djpts in den Fig. und 3 dargestellte Werkzeug 45 ist ein herkömmlicher Meißeleinsatz. Fig. 4 zeigt ein anderes Werkzeug 84 mit einem Schaft 85 zur lösbaren Verbindung mit dem Ende der Verlängerung 43 und einem kalottenförmigen, magnetischen Kopfteil 86 zur Aufnahme des entsprechend ausgebildeten

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Fußteils 87 eines Spitzmeißels oder anderen Werkzeugs

Es ergibt sich von selbst, daß, zur Erzielung eines ungehinderten Durchtritts der Preßluft, die Gesamt-Querschnittsfläche der Ringnut 32 und der Durchlässe 33 ebenso wie die Gesamtquerschnittsflache der Ringnut 34 und der Durchlässe 34a wenigstens ebenso groß sein muß wie die der Einlaßöffnung 37· Weiterhin muß auch die Quer- g

schnittsfläche jeder der beiden Auslaßöffnungen 35 und 36 wenigstens so groß sein wie die der Einlaßöffnung 37·

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche :

1· Transportables Schlagwerkzeug, insbesondere Abklopf werkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß ein hohles Gehäuse (11) mit einem mittels eines Deckels (25) abgedeckten vorderen Ende und einem mittels eines Deckels (26) abgedeckten hinteren Ende von einer zylindrischen Wandung gebildet wird, welche zusammen mit in Abständen angeordneten Querwandungen (20,21) eine zwischen diesen liegende Kolbenkammer (23) bildet, daß hin- und herbewegbar in dem Gehäuse (11) ein Stößel (39) geführt ist, welcher innerhalb des Gehäuses (11) ein Aufschlagende und ein durch den Deckel (25) aus dem Gehäuse (11) herausragendes Ende für die Aufnahme eines Werkzeugs (43»45) aufweist.

daß hin- und herbewegbar in der Kammer (23) ein Kolben (12) angeordnet ist, der ein rückwärtiges Teil (27) großen Uux'chmessers, welches an der zylindrischen Wandung gleitend geführt ist, und ein vorderes Teil (28) kleineren Durchmessers aufweist, welches durch eine der Querwandungen (20) und in dieser gleitend geführt ist und eine dem Aufschlagende des Stößels (39) zugekehrte Aufachlagflache fur wiederholten Aufschlag auf demselben aufweia t,

daß der die Kammer (23) bildende Teil (18) der zylindrischen Wandung vordere und hintere, nach der Umgebung

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offene Öffnungen (35,36) und eine etwa in der Mitte zwischen diesen angeordnete, mit einer Quelle für ein unter Druck stehendes Strömungsmittel verbundene Einlaßöffnung (37) aufweist,

daß der Kolben (12) eine vordere Ringnut (32), eine hintere Ringnut (34), ein zwischen den Ringnuten liegendes Feld vollen Kolbendurchmessers, eine rückwärtige, sich im wesentlichen über den gesamten Kolbendurchmesser erstreckende Stirnfläche (31), eine vordere, ringförmige, sich um den Kolbenteil (28) geringeren Durchmessers erstreckende Stirnfläche (30), eine Anzahl die vordere Ringnut (32) mit der rückwärtigen Fläche (31) verbindender Durchlässe (33) und eine Anzahl die rückwärtige Ringnut (34) mit der vorderen Fläche (30) verbindender Durchlasse (34a) aufweist,

und daß der Kolben (12) aus einer ersten Stellung, in welcher die vordere Ringnut (32) mit der -Einlaßöffnung (37) für das Strömungsmittel und ein vorderes Teil (23b) der Kammer (23) über die vordere Öffnung (35) mit der freien Umgebung verbunden ist, in eine zweite Stellung, in weicher die hintere Ringnut (34) mit der Einlaßöffnung (37) für das Strömungsmittel und ein hinteres Teil (23a) der Kammer (23) über die hintere Öffnung (36) mit der freien Umgebung verbunden ist, bewegbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch T, gekennzeichnet durch

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einen Zuleitungsanschluß für ein unter Druck stehendes Strömungsmittel mit einem an dem Gehäuse (11) befestigten Handgriff (50), in welchem ein Durchlaß für das Strömungsmittel verläuft, einer zweiten Kammer (24) in dem Gehäuse (11) und Anschlußeinrichtungen (57) zur Zuleitung des unter Druck stehenden Strömungsmittels zu der Kammer (24)» wobei der in dem Handgriff (50,51) angeordnete Durchlaß (58) für das Strömungsmittel über ein Leitungsteil (53) mit der zweiten Kammer (24) und über ein anderes Leitungsteil (52) mit der Einlaßöffnung (37) für das Strömungsmittel verbunden ist und Absperreinrichtungen (60,61,62,63,64) mit von Hand zu betätigenden Einrichtungen (69»66) zu ihrer Steuerung aufweist.
3. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Schmierung des Kolbens (12), mit einer die zweite Kammer (24) in zwei Teile unterteilenden, mit Durchlaßöffnungen (74) versehenen Querwandung (71) und einer in dem abgeteilten Teil (24a) der Kammer (24) angeordneten, ölhaltenden Packung.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Verstellung des Hubs des Stößels (39), mit einem Paar in Abstand zueinander angeordneter Führungen (41,48), durch welche hindurch sich der Stößel inner-

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halb des Gehäuses (11) erstreckt, einem den Stößel (39) an einem Punkt zwischen den Führungen (41,48) ringförmig umschließenden Anschlag (47) und mit Einrichtungen zur Verstellung der Lage einer der Führungen (41»43) gegenüber dem Gehäuse (11) in axialer Richtung,,
5. Vorrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite der. beiden Führungen (48) aus einem a elastischen Material besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste der beiden Führungen (41) eine Lagerung für den Stößel bildet. ■ „
7. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Führung (48) in dem vorderen Deckel (25) angeordnet ist, welcher mittels Verschraubung mit dem Ende des Gehäuses (11) verbunden und in axialer Richtung verstellbar ist, und daß die erste Führung (41) durch Schraubverbindung mit dem vorderen Deckel (25) verbunden und in axialer Richtung verstellbar ist, wobei der vordere Deckel und die erste Führung (41) jeweils in der eingestellten Stellung durch Sicherungsmittel (48a,49) gesichert werden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-

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net, daß das Gehäuse (11) eine Anzahl untereinander verbundener Längsabschnitte (17»18,19) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Querwandungen (20,21) jeweils mit einem Paar der Längsabschnitte (17»18 bzw.18,19) verbunden ist und somit ein Kupplungsglied für diese darstellt,
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (39) außerhalb des Gehäuses (11) mit einer abtrennbaren Verlängerung (43) versehen ist, welche an ihrem anderen Ende ein lösbar angeordnetes Einsatzwerkzeug (45) trägt.

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