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KETTE
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Die Erfindung betrifft eine Kette für ein motorisch angetriebenes
Trenngerat für medizinischen oder profanen Bereich, welche Kette etwa gemäß dem
Umriß der Klinge des Messers auf geraden Strecken und um Krümmungen herum umlaufend
geführt ist und welche Kette Arbeitsglieder aufweist, die dem Schneiden oder Sagen
dienen und die kre iszyl indrische Verbindungsausnehmungen in Querrichtung aufweisen
und welche Kette Verbindungsglieder aufweist, die in die Verbindungsausnehmungen
eingreifen und die Arbeitsglieder in der Klingenebene gelenkig verbinden <nach
Patentanmeldung P2611 720.4 - 35 ).
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Klingen solcher Messer können sowohl im profanen als auch medizinisch/chirurgischen
Gebiet eingesetzt werden. Die Kette muß folgende Bedingungen erfüllen: A. Sie muß
bei ihrer Verwendung zum Schneiden sehr schmale Schnitte erlauben, wie sie vom Skalpell
her bekannt sind.
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B. Die Kette muß um sehr kleine Radien herumlenkbar sein, wie z. IB.
3 mm-Radien, um den Umriß einer Klinge nachbilden zu können. Insbesondere im Spitzenbereich
des Messers sind solche Radien notwendig.
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C. Die Kette darf nur wenig Antriebsenergie verbrauchen, da der Energiespeicher
sehr häufig eine Batterie ist.
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D. Die Kette muss Laufzeiten von mehreren Stunden aushalten.
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E. Die Kette muss unempfindlich gegen Verschmutzungen sein.
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F. Die Kette muß bei Bedarf vorwärts oder rückwärts gleich gut laufen.
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G. Die Kette muß leise laufen, damit bei Operationen der Operateur
nicht abgelenkt wird.
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H. Die Kette darf keine Mikrovibrationen in Querrichtung ausführen,
damit der Schnitt an seinen Wänden glatt bleibt und atraumatisch geschnitten werden
kann.
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1. Die Kette muß massenfertigungsfahig und billig herstellbar sein,
auch wenn ihre Teile aus nichtrostendem, härtbarem Stahl hergestellt sind.
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J. Die Arbeitsglieder müssen grnßflachig durch die Schneidenwände
geführt werden können.
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K. Die Verbindungsglieder dürfen seitlich nicht herausfallen.
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L. Es muß auf einfache Weise möglich sein, die Arbeitsglieder mit
den Verbindungsgliedern zu verbinden.
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M. Die Gestalt der Kette muß so sein, daß man sie sterilisieren kann
N. Es muß auf einfache Weise möglich sein, die Drehenergie des Antriebs-Kettenrads
in die Kette einzuleiten.
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O. Die Kette muß ein einfaches Antriebs- Kettenrad ermöglichen.
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P. Die Kette muß so sein, daß sie Kettenglieder einer Lange erlaubt,
die im Millimeterbereich liegt und die eine Breite haben, die in ihrer stärksten
Stelle im Halbmillimeterbereich liegt.
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Q. Die Kette muß im wesentlichen im Stanzverfahren herstellbar sein.Es
sollen aber auch andere Massenherstellunosverfohren möglich sein.
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Diese Eigenschaften erfüllt eine Kette gemäß folgenden Merkmalen:
a) Die Arbeitsglieder sind als Plöttcnen ausgebildet, die in ihrem unteren Bereich
zur Seite hin mindestens eine randoffene Verbindungsausnehmung aufweisen.
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b) Die Arbeitsglieder sind im Abstand zueinander angeordnet.
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c) Das Verbindungsglied besitzt einen der kreiszylindrischen Verbindungsausnehmung
angepaßten, darin schwenkbaren Kopf, von welchem Kopf ein kurzer Steg zum anderen
Arbeitsglied hin ausgeht.
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d) Der Querschnitt des Stegs ist wesentlich kleiner als der Querschnitt
desjenigen Kanals, der die Verbindungsousnehmungen mit dem Umriß des Plättchens
verbindet.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 2 erreicht man vollständig gleiche
Eigenschaften im Hin- und Zurücklauf der Kette, gleichmäßige Abnutzungseigenschaften,
bei symmetrischer Schneiden- oder Zahnegestalt Inaabhöngigkeit von der Einbaurichtung,
einfachere Werkzeugherstellung und einfache Ausbildung etwa vorhandener Spannglieder.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 3 kann man die Arbeitsglieder um
sehr kleine Kruinmungsrodien herumführen und erhalt gleichzeitig die Bewegungsfreiheit
für die Verbindungsglieder.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 4 erreicht man einfache Stanzwerkzeugformen.
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Bei optimaler Stegbreite zwischen der Anschrägung und der Verbindungsousnehmung
bleibt
dann gleichzeitig die tragende Fläche der Unterseite des Arbeitsgliedes optimal
lang.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 5 erreicht man, daß sich die Arbeitsglieder
beim Umlenken um den Umlenkungsradius ein wenig führen. Gerade im Bereich des Umlenkradius,
der ja die Messerspitze bedeutet, wird am relativ häufigsten geschnitten.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 6 erreicht man eine einfache Eingriffsmöglichkeit
für die Zähne des Kettenrads zur Kraftübertragung. Diese Kerbe behebt unabhängig
von der Lage des einzelnen Arbeitsglieds auf seinem Kettenweg die Gestalt bei. Sie
ist einfach herzustellen und beläßt beiderseits noch genügend Auflagefläche zum
Abstützen des Arbeitsgliedes auf dem Ketenrod oder auf einer Umlenkrolle oder Spannrolle.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 7 erreicht man, daß die Unterseite
auch dann auf der Kreiszylinder-Umfangsfloche eines abstützenden Rads, insbesondere
desjenigen Umlenkrads, welches sich in der Klingenspitze befindet, eine gute Abstützung
erhält und um dieses Rad herum gut und schnitt-treu geführt werden kann. Es hat
sich gezeigt, daß für Umlenkroder von 3 bis 3,5 mm Durchmesser eine Schräge von
etwa 40 ausreicht, die zugleich so klein ist, daß sie die verbleibenden Stegbreiten
nicht zu sehr schwäche.
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Außerdem kann man prinzipiell mit solchen Schrägen eine Nickbewegung
des Arbeitsglieds erreichen, wenn es über entsprechende Führungsflochen geführt
wird. In diesem Fall überlagert sich der linearen Kettengeschwindigkeit eine kleine
nach vorne gerichtete Winkelgeschwindigkeit und danach eine kleine nach rückwtirts
gerichtete Winkelgeschwindigkeit des Arbeitsglieds. Man erhalt dadurch einen Wiegemesser-Effekt,
der für
manche Schnittprobleme günstig ist. Trotzdem schneidet
das Arbei tsglied immer genau in der Kettenebene.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 8 erreicht man, daß sehr kleine Krümmungsradien
bewdltigt werden können, daß die Arbeitsglieder von ihrer Vorder- und Rückseite
aus alle gleich aussehen und demgemäß auch die Produktion vereinfacht wird.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 9 erreicht man, daß die Kettenlängung
über die Betriebsdauer erheblich herabgesetzt werden kann, weil jetzt d ie Zugkraft
durch Flöchennormale aufgenommen werden kann und ungünstige Keilverhöltnisse vermieden
werden.
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Gleichzeitig wird hierdurch auch die Antriebsenergie heruntergesetzt,
weil die Reibung in den Lagerstellen heruntergesetzt wird. Dies gilt für jede relative
Lage von Arbeitsglied und Verbindungsglied.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 10 werden diese Eigenschaften nochmals
verbessert, denn hier bringt jeder zehntel Millimeter sehr viel . Gleichzeitig wird
jedoch die Umlenkföhigkeit der Kette praktisch nicht herabgesetzt.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 11 erhöht man die Umlenkföhigkeit
der Kette und kann die Beweglichkeit der Verbindungsglieder trotz der Maßnahmen
nach Anspruch 9 und 10 erhöhen oder zumindest erhalten.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 12 erreicht man eine einfache Fertigung
nicht nur des Kanals, sondern auch des Stegs des Verbindungsglieds.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 13 erhalt man eine günstige Lage
der Verbindungsausnehmung, günstige Abwinkl ungsverha 1 tnisse für das Verbindungsglied
und trotzdem eine ausreichende Stegbreite unterhalb der Unterseite des Kanals.
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Ein Ausführungsbeispiel nach Anspruch 1 4 mit dessen Bemessungen hat
sich ausgezeichnet bewahrt.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 15 erhalt man hohe Standzeiten für
den Fall, in dem man die Arbeitsglieder aus Stahlblech herausstanzt.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 16 paßt sich das Verbindungsglied
dem Verlauf des Kanals an und man erhält eine gut umlenkbare Kette.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 17 erreicht man ein gut herstellbares
Verbindungsglied, das die Kräfte ausgezeichnet überträgt, optimal beweglich ist
und sich der Kanalgestalt nach Anspruch 12 und 13 optimal anpaßt.
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Ein Verbindungsglied nach Anspruch 18 hat sich in der Praxis ausgezeichnet
bewahrt.
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Durch die Merkriale des Anspruchs 19 baut das Trenngerat im Arbeitsbereich
sehr schmal.
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Sind die Arbeitsglieder Messerchen, dann schneidet das eine ganz genau
in der Spur des anderen.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 die Seitenansicht dreier Arbeitsglieder
mit den zugehörigen Verbindungsgliedern und dem oberen abgebrochenen Teil eines
Ketten rads, Fig. 2 die Draufsicht zu Figur 1, Fig. 3 eine Ansicht gleich wie Fig.
1, jedoch mit Verbindungsgliedern, die als Stanzteile gearbeitet sind, Fig. 4 die
Draufsicht zu Fig. 3, Fig. 5 die Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels,
Fig. 6 die Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels, Fig. 7 die Seitenansicht
eines Arbeitsglieds im Maßstab 50:1 in fertigungsföhiger Bemessung, jedoch ohne
ausgearbeiteten Schneiden- bzw. Sögenteil, Fig. 8 die Untersicht zu Fig. 7, Fig.
9 die Seitenansicht eines Verbindungsglieds, passend zu Arbeitsgliedem nach Fig.
7.
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Ein Kettenrad 11 ist angetrieben und hat einen Durchmesser von 8 mm.
( ? ) Sein Umfang 12 ist kreiszylindrisch und 0,4 mm breit. Es sind dort winkelmäßig
in regelmäßigem Abstand Kettenzöhne 13 angeordnet, die ebenfiachige Flanken haben,
welche unter 600 zueinander stehen.
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Eine Kette 14 umfaßt Arbeitsglieder 16 undVerbindungsglieder 17. Alle
diese Teile sind aus nichtrostendem, härtbarem Stahl. Die Kette 14 ist in Fig. 1
(und auch Fig. 3) in gestreckter Lage gezeichnet, obwohl sie im Betrieb etwa um
1800 um das Kettenrad 11 herumgeschlungen ist.
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Die Arbeitsglieder 16 sehen alle gleich aus, weshalb es ausreicht,
eines davon zu beschreiben.
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Das Arbeitsglied 16 ist spiegelbildlich symmetrisch zu einer Mittenebene
18 , die senkrecht zur Zeichnungsebene von Fjg. 1 steht. Oben ist eine nach rechts
wirkende Schneide 19 und eine nach links wirkende Schneide 21 angeschliffen. Beide
Schneiden 19, 21 bilden oben eine Schneidspitze 22.
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In den unteren Bereich 23 des Arbeitsglieds 16 sind zwei Ausnehmungen
24, 26 eingearbeitet, die kreisabschnitts-zylindrisch sind und senkrecht zur Zeichnungsebene
von Fig. 1 stehen. Mit jeder Ausnehmung 24, 26 ist nach außen hin ein Kanal 27,
28 verbunden, der sehr kurz ist und winkelmäßig etwa 1000 geöffnet ist. Der Kanal
27, 28 seinerseits tritt in einer Schräge 29 , 31 aus, die mit der Mittenebene 18
einen spitzen Winkel bildet.
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Die Unterseite 32 ist eben und steht senkrecht zur Mittenebene 18.
In die Unterseite 32 ist eine V-Kerbe 33 eingearbeitet, welche die gleiche Winkelöffnung
hat wie der Kettenzahn 13. Jedoch ist die Höhe des Kettenzahns 13 etwas größer wie
die Mitte von Fig. 1 zeigt. Wenn daher die V-Kerbe 33 vollständig im Eingriff mit
dem Kettenzahn 13 ist, dann sitzt die Unterseite 32 nicht auf dem Umfang 12 auf.
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Jedes Verbindungsglied 12 ist rotationssymmetrisch zur geometrischen
Längsachse 34. Ein Steg 36 verbindet zwei Kugeln 37, 38. Der Durchmesser der Kugeln
37, 38 entspricht der lichten Weite der Ausnehmung 24, 26. Die Kugeln 37, 38 können
sich in den Ausnehmungen 24, 26 praktisch spiellos schwenken. Im gestreckten Zustand
der Kette 14 berührt die Oberseite des Stegs 36 fast die Oberseite 39, 41 des Kanals
27, 28. Im Bereich kleinsten Umlenkungsradius im Spitzenbereich der Klinge berührt
die Unterseite des Stegs 36 fast die Unterseite 42, 43 des Kanals 27, 28. Damit
die Verbindungsglieder 17 nicht aus den Ausnehmungen 24, 26 bei der Montage oder
im Betrieb herausfallen, sind
die Ausnehmungen 24, 26 durch leichte
Karnerschlage 44, 46 verstemmt.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die Arbeitsglieder 16 die
gleichen wie in Fig. 1. Die Verbindungsglieder 17 sind hier jedoch Stanzglieder.
Deshalb haben hier die Stege 36 rechteckigen Querschnitt,und statt der Kugeln sind
hier Köpfe 47, 48 vorgesehen, die auf ihren nicht vom Steg 36 eingenommenen Flachen
die Gestalt von Kreiszylindern haben, welche eng toleriert verschwenkbar in die
Ausnehmungen 24, 26 gesteckt sind.
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Bei diesemAusführungsbeispiel sind ersichtlich diejenigen Flächen
größer im Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2, die die Zugspannung
der Kette 14 aufnehmen.
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Gemäß Fig. 4 ist der Kopf 47, 48 genauso breit wie der Steg 36, jedoch
schmöler als das Arbeitsglied 16. Die Ausnehmungen 24, 26 sind auch hier nachträglich
durch Körnerschläge 44, 46 verstemmt.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 haben die Arbeitsglieder 16 die
oben beschriebene Gestalt. Das sie verbindende Arbeitsglied 49 hat jedoch beiderseits
einen Steg 51, 52 angeformt, der in diesem Fall so dick wie das Arbeitsglied 49
ist und sich in Richtung der geometrischen Längsachse 34 erstreckt. An den Enden
des Stegs 51, 52 ist wiederum ein Kopf 47, 48 der bereits beschriebenen Gestalt
angeordnet. Der Kopf 48 ist in die Ausnehmung 24 des rechten Arbeitsglieds 16 und
der Kopf 47 ist in die rechte Ausnehmung 26 des linken Arbeitglieds 16 eingepaßt.
Bei diesem Kettentyp benötigt man zwei unterschiedliche Sorten von Arbeitsgliedem.
Dafür entfallen gesondert hergestellte Verbindungsglieder. Dieser Kettentyp hat
keinen so kleinen minimalen Umlenkradius
wie die zuerst beschriebenen
Ausführungsbeispiele. Dafür wird aber auch die Reibung um die Hälfte herabgesetzt
und auch die Kettenlangung wird um die Hälfte herabgesetzt.
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Ferner wird das Arbeitsglied 49 gegen Drehungen um seine Hochachse
besonders stabil geführt. Man kann ein solches Ausführungsbeispiel deshalb in solchen
Fallen wählen, wo der minimale Umlenkungsradius nicht so kritisch ist und/oder der
Kettenzug hoch ist und/oder die Arbeitsglieder ungleichmäßig belastet werden. Letzteres
ist z. B. dann der Fall, wenn nicht alle Schneiden gleiche Form haben oder wenn
man z. B. statt der Schneiden nunmehr Samenteile anformt und diese wegen ihrer unterschiedlichen
Schrönkung unterschiedliche Momente aufzunehmen haben.
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Beim Ausfühmngsbeispiel nach Fig. 6 ist an jedes Ärbeitsglied 53 ein
nach rechts weisender Steg 54 in der Dicke des Arbeitsglieds 53 angeformt, der sich
in Richtung der geometrischen Längsachse 34 erstreckt. Sein Kopf 48 greift in die
nur noch vorhandene Ausnehmung 24 des benachbarten Arbeitsglieds 53 ein . Im Gegensatz
zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 benötigt man bei diesem vierten Ausführungsbeispiel
ausschließlich Arbeitsglieder 53 gleicher Gestalt im unteren Bereich 23. Dies gibtHerstellungs-
und Montagevereinfachungen. Man hat daruberhinous im wesentlichen die gleichen Vorteile
wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 mit Ausnahme der unterschiedlich hohen
Moment-Au fnahmeeigenschaften.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 und 8 sind teilweise die Maße
in Millimeter und in Altgrode eingetragen Die interessierenden Maße können mit dem
Zirkel entnommen werden. Der obere Bereich 56 ist hier nicht ausgearbeitet. An ihm
können Schneiden unterschiedlicher Gestalt angeschliffen werden oder aber er kann
zu geschrankten oder
ungeschrankten Sagezahnen geschliffen und
gebogen werden.
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Im unteren Bereich 23 ist zu sehen, daß sich die Stegbreiten im Verhältnis
zu der aus Fig. 8 ersichtlichen Stegtiefe im 1: 1-Bereich bewegen. Die Schrägen
31 , 32 bilden einen Winkel von 17° mit der Mittenebene 18. Die V-Kerbe 33 hat Flanken
57, 58, die zueinander einen Winkel von 600 einnehmen. Die rechte Unterseitenfldche
61 und die linke Unterseitenfiöche 62 ist eben und bildet mit der Senkrechten zur
Mittenebene 18 einen Winkel von 40 Dodurch,und weil der mit diesem Arbeitsglied
16 zusammenwirkende Kettenzahn niederer ist als der in Fig. 1 und Fig. 3 gezeichnete,
sitzen die Unterseitenflachen 61, 62 auf dem Umfang des zugehörigen, nichtdargestellten
Kettenrades auf, so daß nicht nur der Kettenzahn tragt. An den gezeichneten Stellen
gehen die einzelnen Flachen mit Graden von 0,03 , 0,05 und 0,02 mm ineinander über.
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Die Ausnehmungen 24, 26 haben einen Durchmesser von 0,41 mm und ihr
Mittelpunkt ist 0,66 mm entfernt. Die Oberseite 39, 41 des Kanals 27, 28 geht tangential
in die Wand der Ausnehmung 26, 24 über,und zwar einmal bei etwa 11.ovo Uhr und das
anderemal bei etwa 1.ovo Uhr. Die kreiszylinder-Abschnittsflache der Oberseiten
39, 41 liegt auf einem Radius von 0,905 mm, der seinen Mittelpunkt am angegebenen
Ort hat.
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Zieht man vom Mittelpunkt der Ausnehmung 26 waagrecht eine Linie nadi
rechts, dann sieht man, daß der dort vorhandene Teilbereich etwas höher als diese
Linie 64 gezogen ist. Das gleiche gilt für den Teilbereich 66 der Ausnehmung 24.
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Noch einem Radius von 0,01 mm geht die Unterseite 42 des Kanals 27
nach rechts mit
17° abfallend und die Unterseite 43 nach links,
ebenfalls mit 17° abfdlend in die Schräge 31 bzw. 29 über.
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Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, die die Untersicht zu Fig. 7 darstellt,
ist der obere Bereich 56 etwas breiter als der untere Bereich 23 an seiner breitesten
Stelle. Dies tragt dazu bei, bei benachbarten Arbeitsgliedem 16 diejenigen Ecken
beim Abrollen um den kleinsten Krümmungsradius auf Abstand zu halten, die durch
die Schrägen 31 und Unterseiten 42 einerseits und Schrägen 29 und Unterseiten 43
andererseits gebildet werden.
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Gemaß Fig. 9 hat das im Maßstab 50 1 dargetellte Verbindungsglied
17 die angegebene Gestalt. Der Steg 36 ist 0,2 mm stark. Seine Oberseite 67 folgt
einem Radius von 0,9 mm und seine Unterseite 68 folgt einem Radius von 0,7 mm. Hinsichtlich
der Mittenebene 69 ist das Verbindungsglied 17 spiegelbildlich symmetrisch. Der
Kopf 47, 48 hat einen Durchmesser von 0,4 mm und geht außen etwa bei 2.oo Uhr bzw.
10.oo Uhr in die Oberseite 67 über, und zwar jeweils tangential. Die Unterseite
68 geht rechts etwa bei 10.ovo Uhr und links etwa bei 2.oo Uhr unter einem Winkel
von etwa 900 in die Umfangsflachen 71, 72 der Köpfe 47, 48 über. Im übrigen wird
auf die Vermaßung und maßstabliche 50 1-Darstellung Bezug genommen.
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