DE2943162A1 - Welle fuer einen kernbohrer - Google Patents

Welle fuer einen kernbohrer

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Description

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Welle für einen Kernbohrer Die Erfindung bezieht sich auf eine Welle für einen Kernbohrer.
Wellen für Kernbohrer sind häufig mit einem spitz zulaufenden Führungsstift zum Zentrieren des Bohrers in einer gekörnten Vertiefung im Werkstück in der Mitte des zu bohrenden Lochee versehen. Derartige Führungsstifte werden von einer relativ schweren Druckfeder in der Bohrung der Welle gestützt, um eine seitliche Verschiebung des Bohrers zu verhindern, wenn die Zähne an seinem vorderen Ende mit dem Werkstück in Eingriff treten und damit beginnen, eine kreisförmige Vertiefung in das Werkstück um einen mittleren kreisförmigen Block herum einzuschneiden. Wenn jedoch der Bohrer fortschreitend in das Werkstück eindringt, wird die Feder zunehmend zusammengedrückt und die auf den Führungsstift ausgeübte Kraft wird zunehmend größer. Die Erfahrung hat gezeigt, daß bei ausreichender anfänglicher Zusammenpressung der Feder, um eine gute Zentrierung zu Beginn des Bohrens zu sichern, die auf den Führungsstift
ausgeübte Federkraft, am Ende des Bohrvorganges / d.h. wenn der Bohrer durch die untere Fläche des Werkstückes dringt, so hoch sein kann, daß der aus dem Werkstück herausgebohrte mittlere Block mit einer extrem hohen Geschwindigkeit herausgestoflen wird. Bei einem herkömmlich aufgebauten Kernbohrer und einem relativ dicken Werkstück wird der mittlere Block zu einem mit hoher Geschwin-
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digkeit hervorschieBenden Projektil, das in der Lage ist, ernsthafte Schäden oder Verletzungen zu verursachen.
Das Hauptziel der vorlierjenden Erfindung ist es, eins Druckfeder einer ausreichenden Festigkeit dazu einzusetzen, um den Führungsstift in der zentrierten Position mit der gewünschten relativ hohen Kraft zu Beginn des Bahrvorganges zu halten, während gleichzeitig die Gefahr vermieden werden soll, daß der mittlere Block mit einer hohen Geschwindigkeit herausgestoßen wird, wenn der Bohrer die untere Fläche des Werkstückes durchdringt.
Ein genauer definiertes Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer elastisch verformbaren Kunststoffbuchse, die dem FUhrungsstift in der Bohrung der Welle zugeordnet ist und die in Radialrichtung in engen Reibungseingriff mit der Bohrung expandiert werden kann, um zu bewirken, daß die Druckfeder relativ langsam in einem geregelten Ausmaß expandiert, wenn der Bohrer durch das Werkstück dringt.
Ein anderes Ziel der Erfindung besteht in der Schaffun^einer in Radialrichtung expandierbaren Kunststoffbuchse bzw. -hülse» die in der Bohrung der Welle zwischen der Druckfeder und dem Führungsstift so angeordnet sein soll, daß sie infolge der zunehmend ansteigenden Kompression der Feder, die aus der zunehmenden Eindringtiefe des Bohrers in das Werkstück resultiert, einer ansteigenden Axialkraft ausgesetzt ist, die
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ei HtMi 7iJMi'hmendi:M Hij i bunij3kuntnkt. zwischen di;r Huchee und der Rührung rii ι Walle erzeugt, sn daü bei Durchdringung der unteren Werkt,tückf 1 äche ilutcli den Bohrer (Üb feder in einer relativ laiHjrami'M Weise rxpnndiert, und zv>er unabhängig von dem Aus— mau, in-dern aie durch das Zurückschiehen des Führungsstiftes innerhalb der ünhrung der Wellu zusamrnnnsjürirückt war, da die elastische Kunst .«stuf f buchse ein viel langsameres Rückfederungsverhnltr?n zeigt bIs die Feder.
Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nm:hfolgenden Beschreibung von speziellen Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung deutlich. Es zeigen :
Figur 1 einen Vertikalschnitt durch einen Kernbohrer mit einpr erfindungsgemäß ausgestalteten Welle, wobei der Bohrer in einer Pusitiun vor dem Beginn des Bohrvornangp.B dargestellt ist;
Figur 2 eine bruchstückhafte Ansicht ähnlich wie Figur 1, in der dargestellt ist, wie der Bohrer die untere Fläche des Werkstückes durchdringt;
Figur 3 einen Längsschnitt der in der Weif eingesetzten elastischen Kunststoffbuchee;
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Figur 4 einen Teilschnitt einer modifizierten Form einer Welle; und
Figur 5 einen Teilschnitt einer anderen modifizierten Form einer Welle·
In Figur 1 ist ein Kernbohrer 10 dargestellt, der um sein unteres oder vorderes Ende herum mit Schneidzähnen 12 versehen ist und der bei 14 auf das untere Ende einer Welle 16 aufgeschraubt ist. Das obere Ende der Welle, das mit 1Θ bezeichnet ist, ist in ebener Form dargestellt, kann jedoch eine beliebige Form aufweisen, damit es an einer üblichen angetriebenen Spindel befestigt werden kann. Die Welle 16 ist mit einer mittleren zylindrischen Bohrung 20 versehen, die an ihrem oberen Ende, wie bei 22 gezeigt, ein zur Aufnahme einer Schraube 24 bestimmtes Gewinde aufweist. Das untere Ende der Bohrung 20 ist bei 26 mit einem reduzierten Durchmesser versehen, um einen Führungsstift 28 zur Durchführung einer axialen Gleitbewegung zu lagern. Der Führungsstift 28 ist mit einem spitz zulaufenden unteren Ende 30 versehen. In der Nähe seines oberen Endes weist der Führungsstift 28 eine vergrößerte Radialschulter 32 auf und über der Schulter 32 einen schräg zulaufenden Abschnitt 34, der in einer zylin drischen, aufwärts gerichteten Verlängerung 36 des Führungestiftes endet. Die Schulter 32 begrenzt das Ausmaß, in dem das spitz zulaufende Ende 30 des Führungsstiftes in Axial-
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richtung über die Schneidzähne 12 vorstehen kann.
Eine elastische Kunststoffbuchse 3B, die sin geringeres Rückfederungsvermögen aufweist, ist über den Schulterabschnitt 34 und die zylindrische Verlängerung 36 des Führungsstiftes geschoben. Eine in der Bohrung 20 angeordnete Druckfeder 40 stößt mit ihrem oberen Ende gegen die Schraube 24 und mit ihrem unteren Ende gegen das obere Ende der Buchse 38. Obwohl die Buchse 38 in ihrem freien entspannten Zustand die Form einer geraden zylindrischen Buchse mit einheitlichem Innen- und Außendurchmesser aufweisen kann, ist sie vorzugsweise wie in Figur 3 dargestellt ausgebildet. Genauer gesagt ist die Buchse 38 an ihren gegenüberliegenden Enden mit konischen Außen- und Innenflächen 42, 44 versehen, so daß die gegenüberliegenden Enden der Buchse sowohl außen als auch innen etwas abgeschrägt sind. In ihrem unbelasteten Zustand be sitzt die Buchse 38 einen Innendurchmesser, der allgemein dem Durchmesser der zylindrischen Verlängerung 36 des Führungsstiftes entspricht. Der Außendurchmesser der Buchse 38 ist vorzugsweise in deren unbelasteten Zustand geringfügig kleiner als der Durchmesser der Bohrung 20 in der Welle.
Die Welle kann zusammengebaut werden, indem zuerst die Buchse 38 über die Verlängerung 36 und den schräg zulaufenden Abschnitt 34 des Führungsstiftes geschoben wird. Wenn die Buchse so am Führungsstift montiert ist, ist ihr Außendurch-
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messer vorzugsweise noch geringfügig kleiner als der Durchmesser der Bohrung 20. Danach wird der Führungsstift mit der darauf befindlichen Buchse 36 durch das offene obere Ende der Bohrung 20 nach unten geschoben, bis er die in Figur 1 dargestellte Position erreicht. Die Druckfeder 140 wird dann in die Bohrung 20 eingesetzt, und die Schraube 24 wird in das offene Ende der Bohrung eingeschraubt, um die Bohrung zu verschließen und die Feder in der gewünschten Weise zusammenzupressen. Falls dies gewünscht wird, kann die Buchse 3B axial in die Bohrung 20 eingesetzt werden, nachdem der Führungestift dort angeordnet worden ist. In diesem Fall kann die Feder 40 dazu eingesetzt werden, um die Buchse über das obere Ende des Führungsstiftes zu schieben.
Die anfängliche Kompression der Feder wird durch Einstellung der Schraube 24 festgelegt und ist so groß, daß die auf den Führungsstift 28 durch die Buchse 38 ausgeübte axial abwärts gerichtete Kraft ausreicht, um zu bewirken, daß das spitz zulaufende Ende 30 des Führungsstiftes mit einer im Werkstück 48 in der Mitte des zu bohrenden Loches gekörnten Vertiefung in Eingriff treten kann. Die auf den Führungsstift anfangs aufgebrachte Kraft ist eo groß, daß durch das geringfügige Zusammenpressen der Feder 40, wenn die Schneidzähne 12 mit der Oberfläche des Werkstückes 48 in Eingriff treten, der Führungsstift den Seitenkräften widersteht, die sich aus dem Eingriff des rotierenden Bohrers mit dem Werkstück ergeben· Diese anfängliche Kompression der Feder 40 beaufschlagt die Buchse 38 mit einer Axialkraft, die eine Kompression der Buchse in Axialrichtung und eine Expansion derselben in Radialrichtung
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bewirkt. Wenn die Buchse 38 expandiert, tritt sie mit der inneren Zylinderfläche der Bohrung 20 in Reibeingriff.
Durch den Vorschub der Welle in Abwärtsrichtung formen die Schneidzähne 12 eine ringförmige zylindrische Vertiefung im Werkstück aus, deren AuBendurchmesser dem gewünschten Durchmesser des im Werkstück zu bohrenden Loches entspricht. Dadurch wird innerhalb des Bohrers 10 ein mittlerer zylindrischer Block 54 ausgebildet. Wenn der Bohrer 10 in das Werkstück eindringt, wird die Feder 40 in zunehmender Weise zusammengedrückt und die auf das obere Ende 'der Buchse 38 ausgeübte abwärts gerichtete Axialkraft wird zunehmend größer Dadurch wird wiederum ein zunehmender Reibkontakt zwischen der Buchse 38 und der Bohrung 20 erzeugt. Dies führt zu der Tatsache, daß sich das spitz zulaufende Ende 30 des Führungsstifte 28 nicht in Axialrichtung bewegt, wenn der Kernbohrer und die Welle in Abwärtsrichtung vorgeschoben werden. Wenn daher die Zähne 12 der Welle die untere Fläche des Werkstückes 48 durchdringen, ist ein beträchtlicher Reibeingriff zwischen der Buchse 38 und der Bohrung 20 vorhanden. Sobald die Zähne 12 des Bohrers die untere Fläche des Werkstückes durchdringen, kann sich der Führungsstift 28 ungehindert unter der Vorspannung der Feder 40 in Axialrichtung in die in Figur 1 dargestellte Position nach außen verschieben. Der beim Durchdringen des Werkstückes von dem Bohrer auftretende Reibungskontakt zwischen der Buchse 38
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und dnr Bohrung Λ) ii;t jcdnc!) beträchtlich, so daü dieser Hribkontukt iiiJfJi" Widnibtnnd nine ScImR]Ie Expansion der I lidur 1U verhindert. i)ss itilaiiv lanijaame Rückfederungsvermögen der Kunststoff bur.hsn ^n J hi~H ureprüngl iche form, verglichen mit dem schnellen Hückf rderungsverrmigen dnr Feder, hält dBn Reibungs— widerstand zwisihen uur liuchsn 3b und der Bohrung eine aus— rßichenri lancji= 7.vA tsiinnntj eufrncht, um das nüf.M'edrrn der Indar zu verziigörn, olint? deren f uhiykeit des Aus*erf ens des Hlockes herabzusntzuw. Auf dieso Weise wird dor mittlere Block IVJ mit einer relntiv nioiirigen (jGschwindigkci t aus dom Bohrer aueijestoBen, im Vci'nlßich zu der Ueschwindigkei t, din er aufweisen würde, nenn din F t:der 40 aus ihrem axle] zusammengepreßten 7ustand ungehindert expendieren konnte· Da die auf die Buchse 3B aufgebrachte Kraft zur Dicke des Werkstückes proportional ist und da dinsn Kiaft in einem ansteigenden Reibkontakt mit der Duhiung dnr Kelle resultiert, auch wenn das Werkstück relativ dick lsi, kenn snmit die Geschwindigkeit, mit der der mittlere Block 'J/i ausgrM niinn wird, in einfacher Weise durch die auf Hngl i ch(3 Kompi cisrJ on gesteuert werden, die durch die üchrauhn 24 auf die feder aufgebracht wird, und durch die form und (iröflc dur Buchse 3(3.
zu
Hs wird bevorzugt, din Buchse 3B so/dimensionieren, daß deren Auflendurchmessor in iluim freien, ungespannten Zustand geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung 20, so daß die
in
Buchse in einfacher Woise/die Bohrung 20 eingesetzt und aus
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dieser entfernt werdon kann, instuiuiiciiUirc ihircJi don iit!*tniJa- abschnltt Z?.. [)Lbs ist von Wicht Ltjkt; ί t., ιία cl i ei Er f ul.r ui't; gezeigt hat, daü das spitz zuLauf ;;.uk; Lrut-: I)U cJes Fiihrungastiftes von Zeit zu Zeit stumpf würdun kann, en dull dtur FührungBstIft wieder geschürft odor tsrsejLzt weirden muIJ. Um den Führungsstift aus der Wellu zu entfernen, *Lrci dLe Schrauho 24 aus der Walle horausgosthruubt, die Fedur 4i) herausgezogen und der Führungsstift 2tl nach außen durch das obere offene Ende der Welle entfernt. Untur gewissen Umstanden kann es wünschenswert sein, am oberen Ende des Fuhrungsstiftee eine relativ lange zylindrische Verlängerung auszubilden, die in Figur 1 bei 56 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Dadurch kann der Führungsstift noch einfacher aus der Bohrung 20 herausgezogen werden, falls der Führungsstift und die Buchse 38 dazu neigen sollten, in der Bohrung 20 festzuklemmen.
Der abgeschrägte Abschnitt 34 erzeugt eine sofortige und beträchtliche radiale Expansion des unteren Endabschnittes der Buchse 3Θ, um den gewünschten Reibkontakt mit der Bohrung 20 herzustellen, wenn die Feder 40 in zunehmender Weise zusammengedrückt wird. Die Größe der Reibungskraft zwischen der Buchse und der Bohrung der Welle wird durch die Kraft gesteuert, die von der Feder 40 auf die Buchse aufgebracht wird, sowie durch die Größe und Form der Buchse 38 und durch das Material, aus dem die Buchse hergestellt ist. Eine längere Buchse erzeugt einen größeren Reibungswiderstand. Die Buchse ist
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i/tirzugswt! i'JEi fill ij 'iliit.'ii t'.i 1 y ufti thririruhr f j c: f urm t , :1a gute Verscfi Ir LiIf! i.i|ini';;Ji it !:i Ii fjfi'iitzt, vtiii Lchi.ι ι tr rii t to In UL basis nicht anguijrl ffun clrci und sonar nuch ti in Flückf oderungBvejrha L tun auf tiaiat als Gummi..
Die in Figur Λ dargestfi LI tu Ausführuntjsform unturuchRidcit Blc.h nur geringfügig von eier in den Figuren 1 und 2 gezeigten und ist für Wellen geeignet, die einen relativ/ kleinen Innendurchmesser aufweisen. In sulchun Fällori kann dt;r Durchmesser übt Bohrung 20a nicht ausreichend sein, um sowohl die zylindrische Verlängerung 35 als auch die in Figur 1 dargestellte Buchse 38 aufzunehmen. Folglich ist bei Wellen mit relativ kleinem Durchmesser das obere Enda des Führungsstiftes 2üa mit einer Schulter 32a und einer kurzen konischen Verlängerung 58 ver sehen, die einstückig mit dem Führungsstift oder als getrenntes Element ausgebildet sein können. Bei dieser Ausführungsform besitzt die Buchse 38a einen relativ kleinen Innen- und Außendurchraesser, wobei der Innendurchmesser beträchtlich kleiner ist als die Basis der konischen Verlängerung 58, jedoch gering fügig größer als das kleinere obere Ende derselben. Daher wird bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform beim Zusammenpressen der Feder 40a die Buchse 38a in Axialrichtung über die konische Verlängerung 58 geschoben, wodurch die Buchse in Radialrichtung schnell ausgeweitet wird und mit der Bohrung 20a der Welle in Reibeingriff tritt. Im übrigen funktioniert die in Figur 4 dargestellte Welle ähnlich wie die in den
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? H Λ 3 1 G
F igurnn 1 und 2 gezeigte nellfi.
line geri nf ügig veränderte Au.-sf ülu -ungsif orm ist in Figur 5 dargestellt. Der dort gezeigte f ührunyiist i f t 2Ub ist mit ninui zylindrischen Verlängerung 3(ib vnrspliBti, die an ihrem c bernn Endn eitiB mit uinnm (jnwlnde versehene Üffnung zur Aufnnhme einer 1Ji.Iu 'huIjü (jl) Hufweist. Hei (iieser Ausf ührungaf"rm kann, nachdem din |]ui;lisn 3Hb ijijor din Verl änijei'ung 36b HDschi)ben und der I ührum/j^stif t in dio Hnhrung 2Ub dc;r Welle eingesetzt, worden ist, din Schraubr (30 mittels eines langen iichreubenzi nhers, der durch das oboi'e ΓπγΙγ der Welle einge-6«;tzt. wird, ongezugnn weiden, um din Uuchsn 3Ub in Axialrlchtung unter Druck zu si;tzen, so daß sie in Hadialrichtung expandiert und in festen eingriff mit der Bohrung 2Ub tritt. Eiei einer derart iijen Ausf ührungsf oim ist der Reibkuntakt zwischen der buchse 3Ub und der Bohrung 2Ub vorgegeben und unabhängig von drr oxialcui Kompression dei' feder 40b. Der F lansr.h (j2 an dpi ü( hrauhn IM ist jedoch vorzugsweise als getrennte Unterlegscheibe ausgebildet. In diesem Fall kann die Schraube dnzu verwendet werden, din anfängliche axiale Kompression auf die Hui hse 313b aufzubringen, wobei danach die über die lose Unturlngscheibe wirkende feder einen zunehmenden Axieldruck auf die; liuchse 3Bb aufbringt, wenn der Rohrer in das Werkstück eindringt. Wenn dann dnr Bohrer das Werkstück durchdringt, wird dnr gewünschte Heibungswideretand an der Bohrung 20b durcli die langsame Rüukfederung der Buchse eine
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ausreichend lange Zeitspanne aufrechterhalten, um durch die eingeschränkte Expansion der Feder 40b den Block langsam aus stoßen zu können.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Welle für einen Kernbohrer, der an seinem oberen Ende Einrichtungen zur Montage der Welle an einer drehbar angetriebenen Spindel und an seinem unteren Ende Einrichtungen zur Montage eines Kernbohrers aufweist, mit einer sich darin bis zu ihrem unteren Ende erstreckenden Axialbohrung, einem axial gleitend in der Bohrung angeordneten spitz zulaufenden Führungestift, der sich von dem unteren Ende der Welle nach außen erstrecken kann, so daß sein spitz zulaufendes Ende axial über das untere Ende des Bohrers vorsteht, und einer Druckfeder in der Bohrung, die den Führungsstift in Axialrichtung in die vorstehende Position vorspannt, wobei der Führungsstift in Abhängigkeit von dem in das Werkstück eindringenden Bohrer axial in die Bohrung hinein gezogen wird und dabei die Feder zusammenpreßt und dadurch die auf den Führungsstift ausgeübte Druckkraft erhöht, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle ferner eine elastisch verformbare Kunststoffbuchse aufweist, die in der Bohrung axial beweglich ist, wenn der Führungestift unter der Vorspannung der Feder
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    steht, Einrichtungen zum Expandieren der Kunststoffbuchse radial nach außen in engen Reibeingriff mit der Bohrung, um in beträchtlichem UaOe der von der Feder auf den Führungsstift ausgeübten Druckkraft entgegenzuwirken, so daß der Reibeingriff eine freie Expansion der Feder verhindert, wenn das vordere Ende des Bohrers die Bodenfläche des Werkstücks durchdringt.
    2. Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunst stoffbuchse eine elastische Rückfederung aufweist, die beträchtlich langsamer ist als die Rückfederung der Druckfeder.
    3. Welle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ex pandiereinrichtungen ein schräg zulaufendes Element in der Bohrung umfassen, das zusammen mit dem Führungsstift beweglich ist und an seinem größeren unteren Ende einen Durchmesser aufweist, der grüßer ist als der Innendurchmesser der Buchse, und daß die Buchse mit ihrem unteren Endabschnitt Ober das schräg zulaufende Element geschoben ist und darauf sitzt, wobei das untere Ende der Feder nach unten gegen das obere Ende der Buchse gelagert ist.
    4· Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum radialen Expandieren der Buchse eine Justierbare Schraube am Führungsstift zum axialen Zusammen drücken der Buchse umfassen*
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    5. Wßlle nach Anspruch 2, dadurch tjekonnzeichnet, daß die Tüder eine Axielkraft auf den Führungsstift ausübt, indem sie sich gegen dae obere Ende der Buchse lagert, wobei das andere Ende der Buchse in axialer Antriobsbeziehung mit dem Stift steht, so daß bei zunehmenden Zusammenpressen der Feder infolge des zunehmenden Eindringens des Bohrers in das Werkstück auf das obere Ends der Buchse eine ansteigende Axialkraft ausgeübt wird, um den Reibeingriff zwischen der Buchse und der Bohrung zu erhöhen.
    6. Welle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der Buchse relativ zu dem Führungestift axial festliegt*
    7. Welle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Führungsstift eine sich radial auswärts erstreckende Schulter vorgesehen ist, gegen die das untere Ende der Buchse anstoßen kann.
    8. Welle nach Ansp-ruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungestift einen Stilabschnitt aufweist, der von der Schulter durch die Buchse nach oben vorsteht.
    9. Welle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stielabschnitt des Stiftes zu der Schulter benachbart einen aus wärts abgeschrägten Abschnitt zum Expandieren des unteren Endes der Buchse aufweist.
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    10, WhIjr ΐι^ί.Ιι AnnpnH.h <;> rl'iuurch gekennzeichnet, daß der Außen— umffjiijj df.T üuUise In licr Nahe des unteren Endes desselben in Abwärterichtunu axial Hinwärts abgeschrägt ist.
    - Welle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außanumfang des unteren Enriabschnittes der Buchse axial abwärts und radial einwiiri g abgeschrägt ist und daß deaa6n Innenurafanß axial abwärts und radial auswärts abgeschrägt ist.
    12. Welle nach Anspruch 1ü, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Führungsstift aufwärts durch die Buchse erstreckt und einen Abschnitt aufweist, der in Abwärtsrichtung radial auswärts abgeschrägt ist, wobei der schräg zulaufende Abschnitt des Führungsstiftes mj t dem inneren abgeschrägten Umfangsabschnitt der Buchse in Eingriff steht.
    13. Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß der Außen— durchmesser dor Buchse in deren freien ungespannten Zustand üb fir die Buchsenlänge kleiner ist als der Durchmesser der Oohrung.
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DE2943162A 1978-11-22 1979-10-25 Scheibenschneider Expired DE2943162C2 (de)

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