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Die
Erfindung betrifft eine Koaxial-Kupplung mit einem Basisteil und
einem Ansatzteil, bei der das Basisteil bzw. Aufnahmeteil einen
zylindrischen Ansatz aufweist, der in eine hohlzylindrische Aufnahme einführbar und
dort festlegbar ist.
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Koaxiale
Kupplungen sind als solche bekannt. So lassen sich etwa Schläuche mit
koaxialen Kupplungen verbinden oder auch Werkzeugköpfe an Handstücke ansetzen,
die entweder von einer biegsamen Welle mit durch das Handstück laufenden
Antriebswelle oder von einem in dem Handstück angeordneten Antriebsmotor
angetrieben werden. Dabei weisen die Kupplungsteile im Allgemeinen
zylindrische Ansätze
auf, die in im Wesentlichen formschlüssigen, hohlzylindrischen Aufnahmen
eingeführt
und dort festgelegt werden.
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Zum
Festlegen der zusammengefügten Kupplungsteile
dienen Rastmittel oder es werden oft Federkräfte benutzt, mit denen die
die Kupplungsteile festlegenden Mittel gegeneinander gedrückt werden.
Solche Koaxial-Kupplun gen haben kein durchgehend gleiches Kaliber,
so dass hier beispielsweise durch Überwurfmuttern bedingte Absätze vorliegen, die
das Handling stören.
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Daraus
ergibt sich die Aufgabenstellung, eine solche Koaxial-Kupplung vorzuschlagen,
die ohne dieser Nachteile als Schnellkupplung mit einheitlichem
Kaliber einfach zusammenfügbar
und wirtschaftlich herstellbar ist; in Weiterführung der Aufgabenstellung
soll diese Koaxial-Kupplung für
rotierende oder oszillierende Werkzeuge einsetzbar sein.
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Die
Aufgabenlösung
ist definiert durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche, vorteilhafte
Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen durch die Merkmale
der jeweils abhängigen
Ansprüche.
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Zum
Festlegen ist zumindest an dem zylindrischen Ansatz oder im Grund
der hohlzylindrischen Aufnahme ein Permanentmagnet vorgesehen, der mit
dem ferromagnetischen Gegenstück
derart zusammenwirkt, dass beide durch magnetische Wechselwirkung
gegeneinander gezogen werden. Die magnetischen Kräfte werden
bereits beim Zusammenfügen
der Teile einer solchen Koaxial-Kupplung wirksam und bewirken so,
dass die Kupplungsteile nach einem mehr oder weniger tief gehenden
Anschnäbeln
in die Endposition gezogen werden. Einer flächigen Berührung der Endflächen bedarf
es nicht; Luftspalte können
ohne weiteres toleriert werden. Die Polstärken moderner Permanentmagnete
aus metalloxidischen, keramikähnlichen
Werkstoffen sind derart, dass auch so hinreichende Kraftwirkungen
erreicht werden.
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Vorteilhaft
ist das ferromagnetische Gegenstück
auch als ein Permanentmagnet ausgebildet, so dass sowohl an dem
zylindrischen Ansatz wie auch im Grund der hohlzylindrischen Aufnahme
je ein Permanentmagnet vorliegt, deren Polung einander entgegen
ist. Die hier gegenpolig zusammenwirkenden Magnete verstärken die
Anziehungswirkung; darüber hinaus
erlauben sie auch die Verwendung von nicht-ferromagnetischen Werkstoffen
an Stelle der dem Permanent gegenüberliegenden ferromagnetischen
Werkstoffen, so dass diese Kupplung in Bezug auf die Werkstoffwahl
weitgehend frei ist.
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In
vorteilhafter Weiterbildung sind entweder an den sich gegenüberliegenden
Stirnflächen
von Magnet und Gegenstück
bzw. Gegenmagnet oder an der Außenseite
des zylindrischen Ansatzes und an der Innenseite der hohlzylindrischen
Aufnahme Führungsmittel
vorgesehen, mit denen eine Drehbe wegung beim Zusammenfügen erzwungen
wird. Diese Drehbewegung ist höchstens über 360°, vorzugsweise
höchstens über 120° geführt und
erlaubt ein selbstständiges
Schließen
der Koaxial-Kupplung, da die beiden Kupplungsteile beim Zusammenfügen infolge
der magnetischen Kräfte,
die mit dem Grad der Annäherung
wachsen, gegeneinander gezogen werden.
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So
ergibt sich im Zusammenwirken mit den Führungsmitteln eine erzwungene
Drehbewegung, entsprechend der Bewegung auf einer (gewundenen) schiefen
Ebene, mit einer durch die Endlage der Führungsmittel vorgegebenen Endposition.
Dies erleichtert auch das Entkuppeln dieser Koaxial-Kupplung gegen
die Magnetkräfte,
da die miteinander zusammenwirkenden Flächen wegen dieser Drehbewegung
mit geringem Kraftaufwand verdreht und so voneinander entfernt werden
können,
wobei die Magnetkraft zwischen ihnen abnimmt.
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Als
Führungsmittel
sind in einer ersten Ausführungsform
die Stirnflächen
des Magneten und die der diesem gegenüber liegenden Stirnfläche mit
Stufen mit Wellen oder Zähnen
versehen, deren Kämme und
Täler radial
ausgerichtet sind, In zusammengefügten Zustand legen sich die
Kämme der
einen Seite in die Täler
der anderen Seite. Bei einem Verdrehen gleiten die Kämme aus
diesen Tälern,
was zum einen die unmittelbar aneinander liegenden Flächenteile verkleinert,
zum anderen aber den Abstand der nicht mehr aneinander liegenden
Flächenteile
vergrößert. Beides
bewirkt eine Verringerung der Magnetkräfte und somit die Erleichterung
des Lösens.
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In
einer zweiten Ausführungsform
sind mindestens ein Gewindegrat und ein Gewindegang vorgesehen,
die im Zusammenwirken beim Zusammenfügen unter Wirkung der Magnetkräfte ein
(u. U. sogar selbsttätiges)
Verdrehen bewirken, wobei die Endstellung dieser Gewindeführung das
Ansatzteil gegenüber
dem Basisteil positioniert. Beim Lösen bewirkt das Verdrehen von
außen über die
Führung eine
Vergrößerung des
Abstands. In gleicher Weise können
auch mehrere Gewindegrate und entsprechen mehrere Gewindegänge vorgesehen
sein, die zur Erleichterung des Positionierens beim Ansetzen vorteilhaft
rotationssymmetrisch angeordnet sind. In einer Weiterbildung ist
als Gewindegrat ein Radialstift vorgesehen, der in einen als spiralige
Führungsnut ausgebildeten
Gewindegang eingreift. Hier stellt das Ende der Führungsnut
den Anschlag dar, an dem der Radialstift in der Endposition anliegt,
so dass auch hier die Möglichkeit
einer Positionierung gegeben ist. Die Ausführungsform mit einem Gewindegang/Gewindegrat
bzw. mit einer Führungsnut/ Stift
setzt einen hinreichenden Formschluss zwischen dem zylindrischen
Ansatz des Basisteils und der hohlzylindrischen Aufnahme am Ansatzteil
voraus. Eine Ausführungsform
mit mehreren Gewindegängen/Gewindegraten
bzw. Führungsnuten/Stiften
erlaubt ein größeres Spiel.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist es vorteilhaft, wenn die Gewindegrate bzw. Radialstifte rotationssymmetrisch
angeordnet sind. Dies erleichtert das Anschnäbeln und erlaubt das Kuppeln
aus verschiedenen Ausgangsstellungen. Um eine unverwechselbare Lage
der beiden Teile der Axial-Kupplung zu erreichen, ist eine nicht
rotationssymmetrische Anordnung von Gewindegraten bzw. Radialstiften
vorzusehen.
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In
einer ersten bevorzugten Ausgestaltung sind Basisteil und Ansatzteil
der Koaxial-Kupplung als Hohlzylinder ausgebildet, und an den freien
Enden mit Anschlussmitteln für
Rohr oder Schlauch versehen. Eine solche Ausgestaltung erlaubt das
Kuppeln von Schläuchen,
durch die gasförmige
oder flüssige
Medien geleitet werden. Dabei sind Dichtungen zwischen den beiden
Kupplungsteilen vorgesehen. Diese Dichtungen sind in einem ersten
Fall als Dichtringe ausgebildet, die stirnflächenseitig entweder zwischen
den äußeren Endringen
der Kupplungsteile oder zwischen den inneren Ringflächen des
Hohlzylinders bzw. des hohlzylindrischen Ausnehmung vorgesehen sind.
Alternativ ist die Dichtung als zwischen den Zylinderflächen angeordnete
axiale Ringdichtung – etwa
in Form eines O-Ringes oder einer umlaufenden Lippendichtung - vorgesehen.
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In
einer zweiten Ausgestaltung ist das Basisteil als Antriebsgehäuse und
das Ansatzteil als Werkzeugkopf ausgebildet. Dieses kann z.B. einen
Anschluss für
eine biegsame Welle aufweisen, die auf eine im Antriebsgehäuse gelagerte
Zwischenwelle einwirkend die Drehbewegung über den Abtrieb auf den Werkzeugkopf überträgt. Als
Alternative dazu ist in dem Antriebsgehäuse ein Antriebsmotor angeordnet,
dessen Abtrieb die Drehbewegung des Antriebsmotors auch auf den
Werkzeugkopf überträgt. Diese bewirkt
entsprechend der Ausbildung der Kraftübertragung im Werkzeugkopf
eine rotierende oder eine oszillierende Bewegung des eingesetzten
Werkzeugs.
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Vorteilhaft
ist es, wenn der im Basisteil angeordnete Antriebsmotor als Niedervoltmotor
ausgebildet und mit einem verschraub- oder verrenkbaren Steck-Anschluss
für die
Stromversorgung versehen ist. So ausgebildet, kann das Anschlusskabel
vom Antriebsgehäuse
abgenommen und durch eine Kappe ersetzt werden. Auf diese Weise
kann das Antriebsgehäuse
für etwa
notwendig werdende Reinigungen vorbereitet werden.
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Weiterhin
ist vorteilhaft, den Antriebsmotor über einen in die äußere Oberfläche des
Basisteils im Wesentlichen bündig
vorgesehenen, vorzugsweise als Folienschalter ausgebildeten Schalter
anzusteuern, Diese Ausbildung erlaubt eine sehr glatte Ausbildung
der Außenfläche des
Antriebsgehäuses.
Diese Glattheit ist besonders dann von Bedeutung, wenn das von dem
Antriebsgehäuse
mit angesetztem Werkzeugkopf gebildete Handwerkzeug in Bereichen mit
erhöhten
hygienischen Anforderungen eingesetzt ist.
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Diese
so gefundene Kupplung erlaubt ein schnelles Anschließen und
ein schnelles Lösen,
wobei die Drehbewegung das Überwinden
der magnetischen Kräfte
erleichtert. Dadurch wird sie vielseitig einsetzbar, beispielsweise
als Verschluss etwa für Ketten
und Armbänder,
als Kupplung für
Tauchausrüstungen
und Geräte
der Unterwassertechnik, für den
Maschinen- und Chemieapparatebau, in der Raumfahrt-, Roboter- und
Waffentechnik, für
Campingausrüstung
und Möbelbeschläge, für medizinische/zahnmedizinische
Geräte
und Hilfsmittel. Eingesetzt als Werkzeug kann das Ansatzteil als
Werkzeugkopf abgenommen und separat gereinigt werden. Das den Antriebsmotor
enthaltende Basisteil lässt
sich durch aufsteck- oder aufschraubbare Kappen abdichten und ebenfalls
z. B. durch Abspülen
reinigen.
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In
einer speziellen Ausbildung des Werkzeugkopfes ist die Vorrichtung
als Hand-Messer zum Abschneiden von Fleisch von Fleischspießen einsetzbar,
wie beispielsweise zum Schneiden von Döner-Kebab oder von Gyros. Dazu
wird der Werkzeugkopf als Döner-Messer
ausgebildet und mit einem Rundmesser versehen, das vom Antriebsmotor
in schnelle Rotation oder in schnelle Oszillation versetzt wird.
Das Basisteil mit Antriebsmotor, das mittels der erfindungsgemäßen Kupplung
mit dem als Döner-Schneider
ausgebildeten Werkzeugkopf zusammengefügt werden kann, ist zum einen
griffig und so sicher handhabbar, zum anderen erlaubt diese Ausbildung
ein einfaches Reinigen: Der als Döner-Messer ausgebildete Werkzeugkopf
kann abgenommen und etwa in einer Geschirrspülmaschine gereinigt werden.
Das Basisteil ist weitgehend dicht bzw. kann durch Kappen abgedichtet
unter fließendem
(auch heißem)
Wasser abgewaschen werden.
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Weiterhin
ist vorteilhaft der Schneidkopf des Döner-Messers mit einer Schneidgut-Anlage
versehen, die mit einem Anlagerungen verhindernden Überzug versehen
ist. Dieser Überzug – vorzugsweise
aus Polytetrafluorethylen – verhindert,
dass das Döner-Messer
beim Schneiden "hängen" bleibt, und erlaubt
ein Reinigen durch einfaches Abspülen. Weiter weist das Döner-Messer
eine Einstellkulisse für die
Schneidtiefe auf. Diese ist zum Einstellen der um eine parallel
zur Rundmesser-Ebene und im Abstand davon liegende Schwenkachse
an das Gehäuse
des Dönermessers
angelenkt. Zum mehr oder weniger weiten Öffnen des Spaltes zwischen
ihr und Rundmesser um die Schwenkachse weist das Gehäuses des
Döner-Messers
auf der Rückseite
einen Schraubtrieb auf, mit dem die Einstellkulisse verschwenkt
werden kann.
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Das
Wesen der Erfindung wird an Hand der in den 1 bis 4 dargestellten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert; dabei
zeigen:
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1:
Koaxial-Kupplung – schematische Explosions-Darstellung;
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1a:
Kupplung geschlossen;
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2:
Koaxial-Kupplung als Rohr-/Schlauchverbinder – Schema;
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2a:
Kupplung geschlossen mit Dichtungen;
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3:
Koaxial-Kupplung als Wellenkupplung – Schema;
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4:
Als Döner-Messer
ausgebildetes Hand-Schneidwerkzeug mit Antriebsgehäuse und Schneidkopf
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4a:
Frontansicht mit Einstellkulisse
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Die
Axial-Kupplung besteht aus einem Basisteil 10 und einem
Ansatzteil 20, beide so ausgebildet, dass sie im Wesentlichen
mit Formschluss so verbindbar sind, dass das Ansatzteil gegenüber dem Basisteil
verdreht werden kann. Dazu weist der Basisteil 10 einen
Ansatz 11 auf, der in eine Aufnahme 21 des Ansatzteils 20 eingeführt wird,
beide mit kreisförmigem
Querschnitt, was die Verdrehbarkeit sicher stellt. Auf der Stirnfläche 12 des
Ansatzes 11 ist ein Permanentmagnet 13 angeordnet,
der mit einem im Grund 22 der Aufnahme 21 angeordneten
zweiten Permanentmagneten 23 zusammenwirkt; wobei es selbstverständlich ist,
einen der Permanentmagnete durch einen ferromagnetischen Einsatz
zu ersetzen, der mit dem verbleibenden Permanentmagneten zusammenwirkt.
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Die
beiden Kupplungsteile 10 und 20 mit an sich gleichem
Durchmesser bilden zusammengefügt eine
Kupplung mit durchgehend gleichem Kaliber; Vorteilhaft sind Hülsen 14 und 24 vorgesehen,
die die Kupplungsteile über decken
und schützen.
So ergibt sich eine Axial-Kupplung mit durchgehend gleichem Kaliber,
die für
viele Anwendungszwecke einsetzbar ist. Vorteilhaft ist zwischen
den aufeinander treffenden Stirnflächen der Hülsen 14 bzw. 24 eine
Dichtung 24.1 zur Abdichtung der Kupplung eingesetzt.
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Eine
solche Kupplung ließe
sich bereits in dieser Form zusammensetzen, jedoch wäre ein Lösen mit
Schwierigkeiten verbunden, da die wirkenden Magnetkräfte dem
entgegenstehen. Führungsmittel erlauben
ein genaues Positionieren des ersten Teils 10 gegenüber dem
zweiten Teil 20. Sie erleichtern auch das Lösen beim
Verdrehen der beiden Kupplungs-Teile 10 und 20 gegeneinander
durch "langsames" Vergrößern des
Abstands der zusammenwirkenden Stirnflächen von Permanentmagnet 13 und Permanentmagnet 23.
In der Darstellung sind – ohne die
anderen Ausführungsformen
auszuschließen – am Ansatz 11 zwei
einander diametral gegenüberliegende
Radialstifte 15 vorgesehen. Die Aufnahme 21 weist
entsprechende Führungsnuten 25 auf,
in die diese Radialstifte 15 eingreifen. Bei dem Zusammenfügen gleiten
die Radialstifte 15 in die Führungsnuten 25 und
bewirken so eine Verdrehung, wobei sich mit größerer Annäherung an die Endlage die Magnetkräfte so verstärken, dass
die Kupplung selbsttätig
in die Endlage gleitet.
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Um
die Axial-Kupplung als Rohr-/Schlauchkupplung zu nutzen, sind das
Basisteil 10 mit Ansatz 11 wie auch das Ansatzteil 20 mit
Aufnahme 21 als Hohlteile ausgebildet mit einem Durchgang
versehen. Zum Kuppeln von Rohren/Schläuchen – dargestellt als Rohransätze 31 – sind die
jeweiligen Enden in die freien Enden von Basisteil 10 bzw.
von Ansatzteil 20 eingeführt und dort in bekannter Weise
mit – nicht
näher dargestellten – Mitteln
festgelegt. Eine solche Axial-Kupplung benötigt eine Abdichtung. Dazu
sind als Axial- oder als Radialdichtungen 16 bzw. 26 ausgebildete
Dichtungen vorgesehen, Zur Aufnahme der Axialdichtungen 16 weisen
die inneren Stirnflächen 22 Nuten
auf, in die eine Ringdichtung 26 eingelegt wird, wobei
deren Gegenfläche
eine in üblicher
Weise bearbeitete Dichtfläche
ist. Zur Aufnahme einer Radialdichtung 16 ist die Außenfläche des
Ansatzes 11 oder die Innenfläche der Aufnahme 21 genutet,
die die als O-Ring. Lippendichtung o. dgl. ausgebildete Radialdichtung 16 aufnimmt.
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Um
die Axial-Kupplung als Kupplung zum Übertragen rotierender oder
oszillierender Bewegung einzusetzen, wird das Kupplungsstück 10 antriebsseitig
mit einem Anschluss für
eine Welle, insbesondere eine biegsame Welle versehen, der auf eine
erste, im ersten Kupplungsteil 10 mit Gleit-, Stift- oder Rollenlager
gelagerte Zwischenwelle 35.1 wirkt. Der Abtrieb dieser
Zwischenwelle 35.1 ist als Kupplungskopf 36.1 ausgebildet
und dient dem Ankuppeln an die im zweiten Kupplungsteil 20 angeordnete
und wiederum mit Gleit- Stift- oder Rollenlager 37.2 gelagerte
Zwischenwelle 35.2.
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Alternativ
weist das erste Kupplungsteil 10 als Antriebsteil einen
Antriebsmotor 44 mit einem elektrischen, hydraulischen
oder pneumatischen Antrieb auf, dessen Abtrieb zum Ankuppeln an
die Zwischenwelle 35.2 als dem Kupplungskopf 36.1 entsprechendes
Gegen-Kupplungskopf 36.2 ausgebildet ist. Beide bilden
so im Zusammenwirken eine kraftübertragende
Kupplung, die vorteilhaft selbstfindend ist, so dass für das Kuppeln
der Zwischenwellen 35.1 und 35.2 keine gesonderte
Positionierung notwendig ist. Diese zweite Zwischenwelle 35.2 ist
im zweiten Kupplungsteil 20 wiederum mit Gleit-, Stift- oder Rollenlager 37.2 gelagert;
ihr Ausgang wird – der
Verwendung der Kupplung entsprechend – abgenommen und ggf. weiter
geleitet.
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Die 4 zeigen
eine Anwendung dieser Kupplung als handgeführtes Schneidmesser 40,
wie es zum Schneiden von Gyros oder von Döner-Kebab benutzt ist. Das
erste Kupplungsteil ist als Antriebsgehäuse 41 ausgebildet,
in dem der elektrische Antriebsmotor 44 angeordnet ist.
Zur Spannungsversorgung ist von außen ein Kabel vorgesehen, das über den
Leitungsanschluss 42 in das Antriebsgehäuse 41 vorteilhaft
steckbar eingeführt
ist. Um eine schlanke Form zu erhalten, ist als Schalter ein Folienschalter 43 vorgesehen,
der – da
nicht hoch belastbar – mit einem
elektronischen Schalter 43.1 zusammenwirkt. Hierbei versteht
es sich von selbst, dass zur Spannungsversorgung auch Batterien
oder Akkumulatoren einsetzbar sind. Der Abtrieb des Antriebsmotors wird über die
Zwischenwelle 35.1 ausgeleitet, an deren freiem Ende ein
Kupplungskopf 36.1 vorgesehen ist. Dieser wirkt mit dem
Kupplungskopf 36.2 des angesetzten Messerkopfes 45 zusammen
und treibt dessen Rundmesser 46 an. Dieses Rundmesser wird von
einem Messergehäuse 47 überdeckt,
dessen Frontseite 47.1 die Anlage für das Schneidgut bildet. An
dieses Messergehäuse 47 ist
eine Einstellkulisse 48 so angelenkt, dass sie mit einer
Einstellschraube 49 um eine Schwenkachse 48.1 verschwenkt
werden kann, wodurch sich die Weite des Spaltes zwischen Rundmesser 46 und
Einstellkulisse 48 im Schnittbereich mehr oder weniger
weit einstellen lässt.