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Die Erfindung betrifft eine Maschine zum äusseren Aus=
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halsen von Mantelbohrungen in hohlzylindrischen, ins= besondere dickwandigen
Metallwerkstücken, mit einem Bördelstempel und einer Ziehvorrichtung zum Eintrei=
ben des Bördelstempels in die auszuhalsende Bohrung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Maschine dieser Art zu schaffen,
die das äussere Aushalsen von Man= telbohrungen auch in besonders dickwandigen,
hohlzy= lindrischen Metallwerkstücken einwandfrei durchführen kann und trotz der
dabei erforderlichen grossen Verformungskräften einen verhältnismässig einfachen,
kostensparenden Aufbau, ein geringes Eigengewicht und eine schnelle, genaue, saubere
Arbeitsweise aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelost, dass der im Inneren
des hohlzylindrischen Werkstücks angeordnete Bördelstempel von einer hydraulischen,
ausserhalb des Werkstücks gelagerten Ziehvorrichtung durch die auszunalsende Mantelbohrung
des Werkstücks hindurch ergreifbar, nach aussen in eine zugeordnete Matrize bis
zur Bildung der gewünschten, äusseren Bohrungsaushalsung ausziehbar und nach innen
durch eine ebenfalls im Inneren des Werkstücks angeordnete Rtickzugvorn.chtung in
Verbindung mit einer zum Ablö= sen vom Werkstueck bestimmten Abhebevorrichtung aus
der gebildeten Aushalsung der Mantelbohrung einzieh bar ist0
Vorzugsweise
ist das Werkstuck parallel zur Aus- und Einziehrichtung des 30rdelstempels von und
zu der äusseren, ortsfest angeordneten Matrize verschiebbar gelagert und die gebildete
Aushalsung der lante7boh= rung ist durch eine ausserhalb des Werkstücks angeord=
nete Ausdrückvorrichtung aus der Matrize ausdruckbar.
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Bei der erfindungsgemässen Maschine ist also die Zieh= vorrichtung,
die den 30rdelstempel in die auszuhalsen= de Mantelbohrung aus zieht und die zur
Verformung des Bohrungsrandes erforderliche Kraft aufbringt, als hydraulische Ziehvorrichtung
ausgebildet und ausserhalb des hohlzylindrischen Werkstücks angeordnet. Infolge=
dessen kann diese Ziehvorrichtung ohne Schwierigkeiten und ohne jegliche Einschränkungen
so stark und auch in ihren Abmessungen so gross ausgebildet werden, dass sie die
Aushalsung von Mantelbohrungen in hohlzylin= drischen Werkstücken mit beliebig,
z.B. auch 200 mm und darüber hinaus starkem Mantel ausführen kann. Die Ziehvorrichtung
ergreift dabei den im Inneren des Werk= stücks angeordneten Bördelstempel durch
die auszuhal= sende Mantelbohrung hindurch und zieht ihn so weit nach aussen durch
diese Bohrung aus, bis die gewünschte äussere Bohrungsaushalsung in Verbindung mit
der zu= geordneten, ausserhalb des Werkstücks liegenden Matri= ze erzielt wird.
Anschliessend wird der Bördelstempel aus der gebildeten Bohrungsaushalsung ausgedrückt
und in Ausgangsstellung eingezogen, und zwar durch die Abhebevorrichtung -zum Ablösen
vom Werkstück und durch
die im Inneren des Werkstücks angeordnete
Rilckzugvor= richtung . Die gebildete Bohrungsaushalsung wird da= gegen durch die
ausserhalb des Werkstücks angeordnete Ausdrückvorrichtung aus der Matrize zea ausgedruckt.
Da= durch wird der insbesondere bei hohen Verformungs-bzw. Aushalsungskräften sehr
stark am Werkstück haften= de bzw. in der Bohrungsaushalsung verklemmte Bördel=
stempel schnell und sicher vom Werkstück gelöst, aus der hergestellten Bohrungsaushalsung
ausgezogen und in Ausgangsstellung in das Innere des Werkstücks zu= rückgezogen.
Gleichzeitig wird das Werkstück d.h. die gebildete äussere Bohringsaushalsung auch
von der Ma= trize getrennt. Ein neuer Aushalsungsvorgang kann des= halb ohne Zeitverluste
sofort eingeleitet werden.
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Die in der erfindungsgemässen Maschine bei der Aushal= sung der Werkstückbohrung
ausgeübten Kräfte zum Aus-und Einziehen des 30rdelstempels spielen sich im we= sentlichen
nur zwischen dem Bördelstempel und dessen Zieh- bzw. Rückzugvorrichtung ab und werden
von den Lagerungen dieser Vorrichtungen ausserhalb bzw. inner= halb des Werkstücks
aufgenommen, so dass für das Werk= stück selbst, das manchmal sehr grosse Abmessungen
bzw. ein sehr grosses Eigengewicht aufweisen kann, keine besondere, aufwendige Spann-
bzw. Sesthaltevor= richtung vorgesehen zu werden braucht. Insbesonde= re kann in
Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens das hohlzylindrische mit mehreren hohen,
und/oder ninkelverseteten, aiiszuhalsenden Mante ibohrungen versehene
Werkstück
stehend, d.h. mit vertikal gerichte= ter Längsachse drehbar und horizontal verschiebbar
auf einem heb- und senkbaren Arbeitstisch gelagert sein, während der im Inneren
des Werkstücks angeordnete Bör= delstempel koaxial zur zugeordneten, seitlich ausser=
halb des Werkstücks ortsfest gelagerten Matrize ver= schiebbar geführt ist. Bei
dieser Ausbildung kann die auszuhalsende Mantelbohrung des hohlzylindrischen Werk=
stucks durch Verdrehung des Werkstücks auf dem Arbeits= tisch um eine vertikale
Achse und/oder durch Höhenver= stellung des Arbeitstisches fluchtend mit dem inneren
Bördelstempel und der äusseren Matrize bzw. Ziehvor= richtung eingestellt werden.
Bei nur winkelversetzten auszuhalsenden Mantelbohrungen des hohlzylindrischen Werkstücks
kann der Bördelstempel au! dem heb- und senkbaren Arbeitstisch selbst gelagert sein.
Wenn da= gegen die aus zuhais enden Mantelbohrungen nur oder auch höhenversetzt
sind, kann der Bbrdelstempel durch die mittlere Ausnehmung des ringförmig ausgebildeten
Ar= beitstisches hindurch auf ortsfesten, vom Maschinen= gestell getragenen Führungen
gelagert sein.
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In Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens können ausserhalb des
Werkstücks um den Arbeitstisch herum ausser der Ziehvorrichtung für den Bördelstempel
und der zugeordneten Matrize auch Vorrichtungen z.B. Brenn= schneidvorrichtungen
zum Ausschneiden von Mantelboh= rungen im holzylindrischen Werkstück und/oder Vorrichtungen
zum Erwärmen der Randteile der auszuhal=
senden Mantelbohrungen
vorgesehen sein.
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Die hydraulische Ziehvorrichtung, die REckzagvorrich= tung und die
Abhebevorrichtung für den Bördelstempel bzw, die Vorrichtung sim Ausdrücken der
Bohrungsaus= halsung aus der Matrize können beliebig ausgebildet sein, Besonders
zweckmässig ist es, auch die Rückzug= Vorrichtung und/oder die Ausdrückvorrichtung
als hy= draulische Zug- bzw Druckvorrichtungen auszubilden.
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Dabei können die äussere Ziehvorrichtung und die eben= falls ausserhalb
des Werkstücks angeordnete Vorrichtung zum Ausdrücken der Bohrungsaushalsung aus
der Matrize durch einen einzigen, doppelwirkenden hydrau= lischen Zylinder betätigbar
sein. Die dem 30rdelstem= pel im Inneren des Werkstücks zugeordnete Abhebevor= richtung
besteht dagegen vorzugsweise aus federbe= lasteten, im Bördelstempel verschiebbar
gelagerten Abdrückkörpern, die beim Ausziehen des Bördelstempels gegen die Innenwand
des Werkstückmantels unter Span= nung der Federn gedrückt werden und durch die Federspannung
das Ein- bzw. Zurückziehen des Bördelstempels, ins= besondere das Ablösen des Bördelstempels
vom Werkstück unterstützen.
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Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung erge= ben sich aus
den Unteransprüchen und der nachstehen= den Beschreibung eines in der Zeichnung
schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen:
Fig.
1 eine erfindungsgemässe Maschine im Aufriss mit im Vertikalschnitt dargestelltem
hohlzylindrischem Werkstück.
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Fig. 2 einen waagerechten Schnitt durch den im Inneren des Werkstücks
angeordneten Bördelstempel und durch die zageordnetes, aussenliegende Ziehvorrichtung
mit der angebauten Matrize.
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Fig. 3 einen Querschnitt durch den Bördelstempel nach Fig. 2 in grösserem
Maßstab.
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Fig. 4 die äussere Kopfseite der Ziehvorrichtung im Aufriss und teilweise
im Schnitt.
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Fig. 5, 6 und 7 mehrere aufeinanderfolgende Arbeits= stellungen des
Bördelstempels und der diesem zageord= neten Zieh-, Rückzug-, Abdruck- und Abhebevorrichtungen
in waagerechtem Schnitt nach Fig. 2 beim Aushalsen der Mantelbohrung eines hohlzylindrischen
Werkstücks.
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In der Zeichnung ist V ein hohlzylindrisches, insbe= sondere dickwandiges
Metallwerkstück, das mit mehre= ren Mantelbohrungen F versehen werden soll-. Diese
Man= telbohrungen P sollen nach aussen ausgehalst d.h. mit einer äusseren Aushalsung
C für den Anschluss von Rohrleitungen, Stutzen Armaturen od. dgl. versehen werden.
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Die zur Herstellung und zum Aushalsen der Xantelbohc rungen P im hohlzylindrischen
Werkstück V bestinnte,
erfindungsgemässe Maschine 1 weist einen
waagerechten Arbeitstisch 2 auf, der aus einem mit Hilfe von hy= draulischen Zylindern
202 heb- und senkbaren Unterge= stell 102 und einer in waagerechten Führungen 302
des Untergestells 102 verschiebbaren Tischplatte 402 be= steht. Auf der Tischplatte
402 sind radial gerichtete Tragrollen 3 drehbar gelagert auf denen das hohlzy= lindrische,
mit seiner Längsachse vertikal gerichtete d.h. stehend angeordnete Werkstück V mit
seiner unte= ren Kante aufliegt. Das Werkstück V kann infolgedessen auf den Tragrollen
3 der Tischplatte 402 um seine ver= tikale Längsachse gedreht und dabei zusammen
mit der Tischplatte 402 in den Führungen 302 des Untergestells 102 verschoben werden.
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Seitlich um den vorzugsweise in einer Grube T angeord= neten Arbeitstisch
2 herum sind mindestens eine Vor= richtung 4 zum Ausschneiden von Mantelbohrungen
F im hohlzylindrischen Werkstück V, mindestens eine weite= tere Vorrichtung 5 zum
Erwärmen des Randbereichs der auszuhalsenden Mantelbohrungen F und eine Vorrichtung
zum Aushalsen der Mantelbohrungen F vorgesehen. Die Vorrichtung 4 zum Ausschneiden
der Mantelbohrungen F kann z.B. als Brennschneidvorrichtung ausgebildet sein. Die
Erwärmungsvorrichtung 5 besteht z030 aus einem um die Kittelachse der Jeweiligen
Mantelbohrung F rotierenden Brenndüsensatz.
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Die Vorrichtung zum Aushalsen der Mantelbohrungen be= steht aus einer
ausserhalb des Werkstücks V ortsfest
gelagerten Ziehvorrichtung
6 mit waagerechter Längs-bzw. Wirkachse und einem zugeordneten, koaxialen, im Inneren
des Werkstücks V angeordneten Bördelstempel 7. Die Ziehvorrichtung 6 und der Bördelstempel
7 sind mit ihrer gemeinsamen Achse parallel zu den Gleitfüh= rungen 302 der verschiebbaren
Tischplatte 402 ausge= richtet. Der mit seinem etwa kegelförmigen Ende nach aussen,
d.h. gegen den Majtel des Werkstücks V vor= springende Bördelstempel 7 ist mit seinem
Halter 10 und einem Gleitfuss 11 in waagerechten, achsparallel zur Ziehvorrichtung
6 verlaufenden Führungen 12 auf einem Traggestell 8 verschiebbar gelagert. In dem
dargestell= tan Ausführungsbeispiel ist das Traggestell 8 des Bör= delstempels 7
auf der oberen, horizontal verschiebba= ren Platte 402 des Arbeitstisches 2 befestigt,
kann aber auch ortsfest auf dem Maschinengestell bzw. auf dem Boden der Grube T
gelagert sein, wenn die Tisch= platte 402 und das Untergestell 102 des Arbeitstisches
2 ringförmig ausgebildet sind. Das Traggestell 8 des Bördelstempels 7 kann ausserdem
in nicht dargestell= ter Weise höhenverstellbar sein, um den Bördelstempel 7 genau
koaxial zur äusseren Ziehvorrichtung 6 und zur auszuhalsenden Mantelbohrung F des
Werkstücks V ein= zustellen.
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Dem Bördelstempel 7 ist eine RCLckzugvorn.chtung zuge= ordnet, die
aus zwei hydraulischen Zylindern 13 besteht.
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Diese Zylindar 13 sind einerseits in den Anlenkpunkten 110 an der
hinteren, d.h. dem Werkstückmantel abge=
kehrten Seite des Bördelstempelhalters
10 und sande rerseits an entsprechenden Pfosten 108 des Tragge= stells 8 angelenkt.
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Die Ziehvorrichtung 6 besteht aus einem doppelwirken= den, waagerechten,
hydraulischen Zylinder 14, der ko= axial zum Bördelstempel 7 mit Hilfe einer Grundplat=
te 114 ortsfest z.B. auf dem Rand der Grube T befestigt ist. In diesem Zylinder
14 ist ein Kolben 19 verschieb= bar gelagert, der mit einer durch beide Kopfseiten
des Zylinders 14 herausgeführten Kolbenstange 20 verbun= den ist. Der Kolben 9 und
die Kolbenstange 20 weisen eine durchgehende Axialbohrung auf, in der eine Greif=
stange 21 drehbar gelagert ist. Das hintere, d.h. dem Werkstück V abgekehrte Ende
121 der Greifstange 21 steht mit dem nach aussen abgewinkelten Rand 120 der Kolbenstange
20 im Eingriff. Die Greifstange 21 wird infolgedessen zusammen mit dem Kolben 19
und der Kol benstange 20 hin und her verschoben. Gleichzeitig kann die Greifstange
21 in der Kolbenstange 20 gedreht werden und zwar mit Hilfe eines hydraulischen
Zylin= ders 25, der in 126 an einem von der Kolbenstange 20 seitlich vorspringenden
Stützarm 26 schwenkbar ge= lagert ist. Die Kolbenstange 125 dieses hydraulischen
Zylinders 25 ist im Anlenkpunkt 321 an einem vom hin= teren Kopfende 121 der Greifstange
21 seitlich vor= springenden Betätigungsarm 221 angelenkt wie insbe= sondere in
Fig. 4 dargestellt ist. Die Kolbenstange 20 ist mit Hilfe eines seitlich vorspringenden
An=
satzes 127 in einer achsparallelen, ortsfesten, ins= besondere
am Zylinderkörper 14 befestigten Gleitfah= rung 27 unverdrehbar geführt, In der
Zeichnung (Fig. 2, 5, 6 und 7) ist aus Klar= heitsgründen keine Abdichtung zwischen
dem Zylinder 14 einerseits und dem Kolben 19 bzw. der Kolbenstan= ge 20 andererseits
dargestellt. In der Praxis sind aber selbstverständlich an diesen Stellen beliebige,
an solch bekannte Dichtungen vorgesehen.
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An dem vorderen, d.h. dem Werkstück V zagekehrten Kopfende 15 des
hydraulischen Zylinders 14 ist eine ringförmige Matrize 9 befestigt, die zwei- oder
mehr= teilig ausgebildet sein kann und eine dem Bördelstem= pel 7 angepasste Innenfläche
109 aufweist. Die einzel= nen Teile der Matrize 9 können mit Hilfe von Tragar= men
18 und Zapfen bzw. Steckstiften 16 entweder seit= lich ausschwenkbar oder nur abnehmbar
an vorspringen= den seitlichen Anlenkiappen 17 des Zylinderkopfs 15 befestigt sein.
In der Matrize 9 ist ein Druckring 22 axial verschiebbar gelagert. Die Greifstange
21 ist durch diesen Druckring 22 durchgeführt und weist an ihrem vorderen d.h. gegen
das Werkstück V vorspringen= den freien Ende zwei seitliche, diametral entgegenge=
setzte Mitnehmervorsprunge 23 auf, wie insbesondere in Fig. 3 dargestellt ist. In
dem Bördelstempel 7 ist eine zur Greifstange 21 koaxiale Bohrung vorgesehen, die
in ihrem vorderen, d.h. dem Mantel des Werkstücks
V zagekehrten
Bohrungsabschnitt 107 einen dem Durch= messer der Greifstange 21 etwa entsprechenden
Durchmesser und zwei diametral entgegengesetzte, den ILt= nehmervorsprtingen 23
entsprechende Durchstecknuten 207 aufweist. Der ansddliessende, hintere Abschnitt
der Bohrung im Bördelstenpel 7 ist derart erweitert, dass er die Drehung des freien
Endes der Greifstange 21 mit den seitlichen Mitnehmervorsprüngen 23 zulässt.
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In dem Halter 10 des Bördelstempels 7 sind achsparal= lel verschiebbare
Abdrückkörper 24 gelagert, die auf der dem Werkstückmantel zugekehrten Seite des
Halters 10 unter Einwirkung von zugeordneten Druckfedern 124 vorspringen.
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Nach dem Ausschneiden einer Mantelbohrung F im hohl= zylindrischen
Werkstück V mit Hilfe der Brennschneid= vorrichtung 4 wird das Werkstück V zunächst
so weit gedreht, dass der Randbereich der ausgeschnittenen Mantelbohrung F durch
die Vorrichtung 5 erwärmt und dadurch für die Aushalsung vorbereitet werden kann.
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Anschliessend wird die Mantelbohrung F durch weitere Verdrehung des
Werkstücks V koaxial zu der äusseren Ziehvorrichtung 6 bzw. der Matrize 9 und dem
inneren Bördelstempel 7 eingestellt, wie insbesondere in Fig.
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2 dargestellt ist. Die Greifstange 21 wird mit Hilfe des hydraulischen
Zylinders 25 derart verdreht, dass die seitlichen Mitnehmervorsprünge 23 am vorderen
Greifstangenende mit den Durchstecknuten 207 des vor =
deren BohrungsabsM
nitts 107 im Bördelstempel 7 fluchten.
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Der bisher nach aussen zurückgezogene Kolben 19 des hydraulischen
Zylinders 14 wird nun zusammen mit der Kolbenstange 20 und der damit verbundenen
Greifstange 21 so weit in Richtung auf das Werkstück V (nach rechts in der Zeichnung)
vorgeschoben, dass die Greifstange 21 mit ihren Mitnehmervorsprüngen 23 durch die
auszu= halsende Mantelbohrung F und den vorderen, mit den Durchstecknuten 207 versehenen
Bohrungsabschnitt 107 des Bördelstempels 7 hindurch bis in den hinteren, er= weiterten
Abschnitt der Bördelstempelbohrung gesteckt wird. In dieser eingesteckten Stellung
der Greifstan= ge 21 wird diese mit Hilfe des hydraulischen Zylinders 25 derart
z.B. um etwa 900 verdreht, dass ihre Mitnehmervorsprunge 23 gegenüber den Durchstecknuten
207 der Bördelstempelbohrung winkelversetzt werden, wie insbesondere in Fig. 3 dargestellt
ist.
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In dieser mit dem Bördelstempel 7 gekuppelten Winkel stellung der
Greifstange 21 wird der Kolben 19 des Zy= linders 14 zusammen mit der Kolbenstange
20 und der Greifstange 21 vom Werkstück V weg, d.h. nach links in der Zeichnung
zurückgezogen. Die Xitnehmervorsprünge 23 der Greifstange 21 kommen dabei mit dem
Bördelstem= pel 7 in Eingriff und verschieben ihn in seinen Füh= rungen 12 zunächst
so weit, dass er gegen die Mantel= wandung des Werkstücks V angedrückt wird. Anschliessend
wird das ganze Werkstück V durch die Greifstange 21
über den Bördelstempel
7 mitgenommen und zusammen mit der oberen Tischplatte 402 in den Führungen 302 des
Untergestells 102 so weit gegen die Ziehvorrichtung 6 verschoben, bis der Mantel
des Werkstücks V gegen die Matrize 9 anliegt, wie insbesondere in Fig. 5 darge stellt
ist.
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Die Anstellbewegung des Bördelstempeis 7 bis zum Werk= stückmantel
V und die anschliessende Anstellbewegung des Werkstücks V bis zur Matrize 9 können
selbstver= ständlich auch durch die hauptsächlich als Rückzug= vorrichtung vorgesehenen
hydraulischen Zylinder 13 be= wirkt bzw. unterstützt werden.
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Im Verlauf der weiteren, nach aussen vom Werkstück V weg gerichteten
Bewegung des Kolbens 19 wird der über die Greifstange 21 mitgenommene Bördelstempel
7 in die Matrize 9 eingezogen und tritt dabei teilweise in die Mantelbohrung F ein,
deren Randteil dadurch zu einer nach aussen vorspringenden, kragenförmigen Aushalsung
C verformt wird, wie insbesondere in Fig. 6 dargestellt ist. Bei diesem Ausziehen
des Bördelstempels 7 kommen die Abdrückkörper 24 des Bördelstempels 7 mit der In=
nenfläche des Werkstückmantels in Eingriff und werden unter Spannung der zugeordneten
Federn 124 in die ent= sprechenden Aufnahmen eingedrückt.
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Nach dem Aushalsen der Mantelbohrung F wird der Kolben 19 des hydraulischen
Zylinders 14 der Ziehvorrichtung 6 wieder in Richtung auf das Werkstück Vt d.h.
nach
rechts in der Zeichnung verschoben. Dadurch wird zu nächst
die Greifstange 21 mit ihren endseitigen Mit= nehmervorsprüngen 23 in den hinteren,
erweiterten Boh= rungsabsdinitt des Bördelstempels 7 eingeschoben. An= schliessend
stösst das vordere, d.h. gegen das Werk= stück V gerichtete Ende der Kolbenstange
20 gegen den in der Matrize 9 gelagerten Druckring 22 und verschiebt diesen so weit
nach vorn, dass er zunächst gegen den äusseren Rand der gebildeten Au shal sung
C zur Anlage kommt und dann die Aushalsung C aus der Matrize 9 aus= drückt, wie
insbesondere in Fig. 7 dargestellt ist.
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Das Werkstück V verschiebt sich dabei zusammen mit der oberen Tischplatte
402 in den Führungen 302 des Untergestells 102 des Arbeitstisches 2. Gleichzeitig
wird auch der Bördelstempel 7 durch die gespannten Fe= dern 124 und die Atldrückkörper
24 vom Werkstück V ge= löst und durch die hydraulischen Zylinder 13 aus der gebildeten
Aushalsung C heraus bzw. vom Werkstückman= tel weg zurückgezogen. Die Greifstange
wird mit Hil= fe des hydraulischen Zylinders 25 derart verdreht, dass ihre Mitnehmervorsprünge
23 wieder mit den Durchsteck= nuten 207 der Bördelstempelbohrung 107 fluchten. Die
Greifstange 21 kann infolgedessen durch die anschlies--sende, vom Werkstück V weg,
d.h. nach links in der Zeichnung gerichtete Verschiebung des Kolbens 99 aus dem
Bördelstempel 7 und durch die aus= gehalste Mantelbohrung hindurch aus dem Werkstück
V ausgezogen und in die Ziehvorrichtung 6 eingezogen werden. Beim Einziehen der
Greifstange 21 nimmt die=
se mit ihren endseitigen Mitnehmervorsprüngen
23 den Druckring 22 mit und zieht ihn in seine im Inneren der Matrize 9 liegende
Ausgangsstellung zurück. Das mit der Aushalsung C aus der Matrize 9 ausgedrückte
und vom zurückgezogenen Bördelstempel 7 getrennte Werk= stück V kann auf den Tragrollen
3 um einen weiteren Schritt verdreht werden, bis sich die nächste auszu= hals ende
Mantelbohrung F koaxial zum Bördelstempel 7 und zur Ziehvorrichtung 6 einstellt.