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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Bürstenherstellungsmaschine mit
einer Spritzgussform zum Herstellen von Kunststoff-Bürstenkörpern insbesondere
für Zahnbürsten oder
dergleichen, wobei die Spritzgussform in Formplatten angeordnete
Formnester aufweist und wobei eine Umsetzeinrichtung zum Umsetzen
von zumindest teilgespritzten Bürstenkörpern von
einem Formnest in ein nächstes
vorgesehen ist.
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Aus
der
DE 91 03 553 U1 st
ein Werkzeug zum Mehrkomponenten-Spritzgießen von Bürstenkörpern bekannt. Es ist dabei
ein Umsetzen von Spritzlingen von einem Formbereich in einen anderen
Formbereich der gleichen Form mittels einer eine Halteeinrichtung
aufweisenden Umsetzvorrichtüng vorgesehen.
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Bei
Spritzgussformen führen
in den Bereich der Formnester Heißkanal-Düsen, über die flüssige Masse in die Formnester
eingespritzt werden kann. Die Heißkanal-Düsen und auch Heißkanäle sollen ein
unerwünschtes
Abkühlen
der flüssigen
Kunststoff-Masse
beim Einspritzvorgang verhindern. Es sind auch Spritzgussformen
bekannt, die direkt im Bereich der Formnester vorgeheizt werden,
um ein gutes Verteilen des flüssigen
Spritzmateriales zu begünstigen.
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Nach
dem Einspritzvorgang soll die Kunststoffmasse möglichst schnell erstarren und
soweit abkühlen,
dass die gespritzten Bürstenkörper für eine Entnahme
und eine Weiterbearbeitung eine ausreichende Stabilität haben. Übliche Zykluszeiten
betragen dabei etwa 30 – 40
Sekunden, wobei etwa 20 bis 25 Sekunden auf den Einspritzvorgang
und die Nachdruckzeit und der Rest auf die Kühlzeit entfallen.
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Zum
Kühlen
befinden sich außer
den Heißkanal-Düsen und
eventuell auch Heißkanälen im Bereich
der Formnester Kühlkanäle, die
mit vorzugsweise flüssigem
Kühlmedium
durchströmt
werden.
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Somit
erfolgt bei den Formnestern gleichzeitig zum Heizen ein Kühlen, so
dass sich die Wirkungen dieser gegensätzlichen Maßnahmen teilweise gegeneinander
aufheben und somit die jeweilige Effektivität stark beeinträchtigt ist.
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Die
Bürstenkörper müssen für eine Weiterverarbeitung
eine ausreichende Stabilität
haben, so dass dementsprechend lange gekühlt und somit die Spritzgussform
in dieser Zeit geschlossen gehalten werden muss.
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Die
DE 35 35 449 A1 offenbart
eine Bürstenherstellungsmaschine
mit Spritzgussformen, die bei einer Stopfmaschine mit Borstenbündeln bestückt werden,
indem die Borstenbündel
in Aufnahmeöffnungen
der jeweiligen Spritzgussform eingesetzt werden. Die Spritzgussformen
sind insgesamt zwischen einer Stopfmaschine, einer Spritzmaschine und
Nachbearbeitungsvorrichtungen transportierbar.
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Aus
der
DE 29 22 877 C2 ist
eine Karussellmaschine mit einer Zuführ- und Bestückungsstation, einer
Abkühlstation,
einer Abscherstation sowie einer Auswerfstation bekannt. Es werden
Spritzgussformen nacheinander diesen Stationen zugeführt.
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Die
DE 37 18 811 C1 offenbart
eine Bürstenherstellungsmaschine
mit einem Drehtisch und am Umfang des Drehtischs angeordneten Spritzgießformen,
die nacheinander verschiedenen Bearbeitungsstationen zugeführt werden.
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Mittels
einer Übergabeeinrichtung
werden Borstenbündel-Klemmeinrichtungen übernommen und
in die Formen eingesetzt, die dann anschließend bei den Bearbeitungsstationen
zum Spritzen, zum Kühlen
und zum Auswerfen positioniert werden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bürstenherstellungsmaschine mit
einer Spritzgussform zu schaffen, bei der eine verbesserte Abkühlung der
gespritzten Bürstenkörper und
damit kürzere
Zykluszeiten erreichbar sind. Dies soll sowohl bei der Herstellung
von Bürstenkörpern aus
einer einzigen Spritzkomponente als auch für Bürstenkörper aus mehreren Spritzkomponenten
anwendbar sein.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen,
dass innerhalb der Spritzgussform benachbart zu einem Formnest oder
einer Gruppe von zusammengehörigen
Formnestern, in denen Bürstenkörper gespritzt
oder teilgespritzt werden, wenigstens eine Abkühl- und/oder Bearbeitungsstation
vorgesehen ist, in welche die gespritzten Bürstenkörper umsetzbar sind und die eine
Halterung oder eine Abstützung
für die
Bürstenkörper aufweist
und dass die Bürstenkörper bei
der Abkühl-
und/oder Bearbeitungsstation zumindest bereichsweise offen zugänglich sind
und/oder unabhängig
von den Spritzstationen öffenbare
Halterungen für
die Bürstenkörper vorgesehen
sind.
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Bei
dieser Spritzgussform kann die Zykluszeit erheblich reduziert und
damit die Produktionsmenge pro Zeiteinheit vergrößert werden, ohne dass dabei
die Qualität
des Produkts beeinträchtigt
wird.
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Die
gespritzten Bürstenkörper verbleiben
bei dieser Spritzgussform nur noch verkürzt und nur noch solange in
den Spritz-Formnestern, bis die Stabilität der Bürstenkörper für einen kurzen Transport in eine
nächste
Spritzstation beziehungsweise in die Abkühl- und/oder Bearbeitungsstation
ausreicht. Da die Abkühlstation
nun nicht mehr wie bisher gleichzeitig auch Spritzstation ist, kann
sie speziell auf die Abkühlfunktion
abgestimmt sein, so dass vor dem Auswerfen aus dieser Station eine
wesentlich effektivere Kühlung
und somit eine kürzere
Abkühlzeit
möglich
ist, in der die Bürstenkörper eine
für eine
Weiterverarbeitung ausreichende Stabilität erreicht haben. Dadurch wird
auch eine wesentliche Qualitätsverbesserung
der Bürstenkörper erreicht,
da unter anderem Einfallstellen durch die verbesserte Kühlung vermieden
werden
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Bei
einer Ausführungsform
ist vorgesehen, dass bei der Abkühl-
und/oder Bearbeitungsstation, wo die Bürstenkörper zumindest bereichsweise
offen zugänglich
gehalten sind, wenigstens ein Bearbeitungswerkzeug, zum Beispiel
eine Stempelvorrichtung, eine Borstenzuführeinrichtung oder dergleichen angeordnet
ist.
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Durch
die zugänglichen
Bürstenkörpern kann
während
der Abkühlung
gleichzeitig auch eine Bearbeitung der Bürstenkörper vorgenommen werden, was
ebenfalls zu einer Verkürzung
der Herstellungszeit von Bürstenkörpern beziehungsweise Bürsten beiträgt. Der
freie Bereich ist hier zweckmäßigerweise
im Stempelbereich des Bürstenkörpers vorgesehen,
so dass beim Abkühlen
gleichzeitig auch das Anbringen eines Stempelaufdruckes vorgenommen
werden kann, was sonst bislang in einem separaten, nachfolgenden Arbeitsgang
erfolgte. Bleiben die Bürstenkörper in
der Abkühl-
und/oder Bearbeitungsstation halbseitig, d.h. bis zu ihrer Mittellängsebene
offen, so besteht auch die Möglichkeit, die
Bürstenkörper vor
Ablauf einer anderweitig vorgegebenen Zykluszeit auszuwerfen.
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Zweckmäßigerweise
ist die Halterung oder Abstützung
für die
Bürstenkörper in
der Kühl- und/oder
Bearbeitungsstation durch diese Bürstenkörper zumindest teilweise umgreifende
Formen, gegebenenfalls durch Lochstifte oder in Bürstenkörper-Schlitze eingreifende
Stege gebildet.
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Die
Wärme kann
dabei über
eine vergleichsweise große
Kontaktfläche
von den Bürstenkörpern abgeführt werden
und die Bürstenkörper sind
gleichzeitig auch formgetreu abgestützt, so dass sie sich beim
Aushärten
nicht verformen können.
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Durch
Lochstifte im Borstenfeldbereich werden die Bürstenkörper besonders sicher gehalten. Gegebenenfalls
können
Lochstifte zur Halterung auch an anderer Stelle des Bürstenkörpers vorgesehen
sein. Schließlich
besteht auch noch die Möglichkeit,
in die teilgespitzten, Schlitze aufweisenden Bürstenkörper eingreifende Stege zur
Halterung vorzusehen.
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Vorteilhafterweise
bestehen die bei der Abkühl-
und/oder Bearbeitungsstation angeordnete(n) Form(en) aus gut wärmeleitendem
Material, zum Beispiel Aluminium und/oder es sind im Bereich dieser Formen
Kühlmittel
vorgesehen.
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Durch
diese Maßnahmen
kann eine besonders effektive und damit in erwünschter Weise schnelle Abkühlung und
Stabilisierung der fertig gespritzten Bürstenkörper erfolgen.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei der
Abkühl-
und/oder Bearbeitungsstation eine der Formplatten eine den Formen- oder
Formnestbereich der gegenüberliegenden Formplatte
umgrenzende Aussparung aufweist.
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Damit
sind die in der Abkühl-
und/oder Bearbeitungsstation befindlichen Bürstenkörper für eine Bearbeitung von der
Aussparungsseite zugänglich, so
dass die Abkühlzeit
beziehungsweise Zykluszeit noch besser ausgenutzt werden kann.
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Eine
Ausführungsform
sieht vor, daß bei
einer als Karussel- oder
Wendewerkzeug ausgebildeten Spritzgußform in Drehrichtung abwechselnd
Formen beziehungsweise Formnester zum Spritzen und Formen oder dergleichen
Halterungen oder Abstützungen
zum Abkühlen
und/oder Bearbeiten der Bürstenkörper angeordnet
sind.
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Bei
dieser Spritzgußform
werden nacheinander abwechselnd Bürstenkörper gespritzt und in benachbarten
Stationen dann gekühlt,
gegebenenfalls bearbeitet und anschließend ausgeworfen. Die Umsetzeinrichtung
kann dabei kontinuierlich in einer Drehrichtung als Karussel oder
als Wendewerkzeug mit bei jedem Umsetzvorgang wechselnder Drehrichtung
arbeiten.
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Eine
andere Ausführungsform
sieht vor, daß in
Dreh- oder Umfangsrichtung der Spritzgußform nacheinander Spritzformen
für einen
Bürstenkörper-Grundkörper und
danach Spritzformen für
zusätzliche
Umspritzungen und daran anschließend wenigstens eine Abkühl- und/oder
Bearbeitungsstation vorgesehen sind.
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Mit
dieser Spritzgußform
können
auch Mehrkomponenten-Bürstenkörper unter
Einbeziehung der erfindungsgemäßen Vorteile
einer verkürzten
Zykluszeit hergestellt werden.
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Zweckmäßigerweise
weist die Umsetzeinrichtung ein Rotationsteil mit Halterungen für Bürstenkörper auf,
wobei die Halterungen vorzugsweise durch Bürstenkörper-kopfseitige Teilformen
mit Lochstiften für
die Bündellöcher gebildet
sind. Die Bürstenkörper sind
durch diese in der Regel wenigstens fünfzehn Lochstempel für den Umsetzvorgang
ausreichend gut gehalten, so daß auch
bei schnellen Umsetzvorgängen
keine Gefahr besteht, daß Bürstenkörper herausfallen.
Außerdem
bilden die Lochstifte auch bei einer bezüglich der Längsmittelebene nur halbseitigen
Halterung der Bürstenkörper eine ausreichend
stabile Verbindung.
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Zusätzliche
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend
ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der
Zeichnungen noch näher
erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer geschlossenen Spritzgußform,
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2 und 3 Innenseitenansichten
einerseits einer düsenseitigen
Formplatte sowie einer auswerferseitigen Formplatte,
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4 eine
etwa 1 entsprechende Ansicht einer Spritzgußform, hier
jedoch in geöffneter Lage
und mit in Dreh- beziehungsweise Wendestellung befindlichem Rotations-
oder Wendeteil,
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5 eine
im Schnitt gehaltene und gegenüber 1 und 4 um
90° gedrehte
Seitenansicht einer geschlossenen Spritzgußform mit in Kühlposition
befindlichen Formen beziehungsweise darin befindlichen Spritzlingen,
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6 eine
Ansicht vergleichbar mit 6, hier jedoch mit in Auswerfstellung
befindlichen Formnestern bei im übrigen
geschlossener Spritzgußform,
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7 eine
Innenseitenansicht einer mit mehreren Einspritzeinheiten verbundenen
Formplatte zum Herstellen von Mehrkomponenten-Bürstenkörpern,
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8 eine
im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer Spritzgußform für Mehrkomponenten-Bürstenkörper in
geöffneter
Lage und
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9 eine
Seitenansicht der in 8 gezeigten Spritzgußform in
Auswerfstellung.
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Eine
in den 1 bis 6 gezeigte Spritzgußform 1 dient
zum Spritzen von Bürstenkörpern 2, insbesondere
Zahnbürstenkörpern aus
einer Spritzguß-Komponente.
Wie besonders gut in 2 bis 4 erkennbar,
weist die Spritzgußform 1 eine
düsenseitige
Formplatte 3 sowie eine auswerferseitige Formplatte 4 (3)
auf .
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Zum Öffnen der
Spritzgußform
kann diese in einer Trennebene zwischen den beiden Formplatten 3 und 4 auseinandergefahren
werden. Dazu ist die auswerferseitige Formplatte 4 entsprechend
verschiebbar gelagert.
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Zentral
bei der Formplatte 4 ist eine Schiebewelle 5 vorgesehen,
die an ihrem inneren Ende ein hier als Wendeteil arbeitendes Rotationsteil 6 trägt. Die
bewegliche Formplatte 4 weist zentral eine Aufnahmevertiefung 7 zur
Aufnahme des Rotationsteiles 6 auf.
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In
der beweglichen Formplatte 4 und dem darin befindlichen
Rotationsteil 6 sowie in der feststehenden Formplatte 3 sind
gegenüberliegend
angeordnete Formnester 8 (Kavitäten) vorgesehen, die bei geschlossener
Spritzgußform
die Form-Hohlräume bilden
beziehungsweise umgrenzen. Dabei setzen sich die Formnester bei
der beweglichen Formplatte 4 beziehungsweise dem Rotationsteil 6 jeweils aus
zwei Abschnitten 9, 9a zusammen, wobei sich der
Abschnitt 9a in dem Rotationsteil 6 befindet (vgl. auch 3).
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Die
Spritzgußform 1 befindet
sich in üblicher Weise
zwischen einer – bezogen
zum Beispiel auf 1 – linksseitigen Schließeinheit
sowie einer rechtsseitigen Spritzeinheit, die aber jeweils der Einfachheithalber
weggelassen sind.
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In 1 befindet
sich die Spritzgußform
in geschlossener Spritzstellung, in der von einer Einspritzeinheit über eine Angußbuchse 10,
Kanäle 11 und
Einspritzdüsen 12 flüssiges Kunststoffmaterial
in die Formnester 8 eingespritzt wird. Wie in 2 und 3 erkennbar,
können
dabei gleichzeitig mehrere Einzel-Formnester 8 nebeneinander
angeordnet werden, so daß gleichzeitig
auch eine entsprechende Anzahl von Bürstenkörpern gespritzt werden kann. Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
handelt es sich um ein Wendewerkzeug, bei dem gleichzeitig auf gegenüberliegenden
Seiten jeweils acht Bürstenkörper 2 gespritzt
werden können.
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Die
Spritzgußform 1 gemäß 1 bis 6 weist
jeweils benachbart um 90° zu
ihren gegenüberliegenden
Spritzstationen 13 (vgl. 2 und 3) Abkühlstationen 14 auf.
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Der
Transport der gespritzten Bürstenkörper von
den Spritzstationen 13 zu den Abkühlstationen 14 erfolgt
mit Hilfe des Rotationsteiles 6 bei geöffneten Formplatten 3 und 4,
wie dies gut in 4 erkennbar ist. Die Formplatte 4 ist
hier zurückgefahren, so
daß zwischen
der Formplatte 3 und der Formplatte 4 ein Freiraum
vorhanden ist. Mit Hilfe der Schiebewelle 5 wird dann das
Rotationsteil 6 aus der Aufnahmevertiefung 7 der
Formplatte 4 in diesen Zwischenraum verfahren, wobei die
gespritzten Bürstenkörper 2 mit
ihren Kopfenden 15 in dem Formnestabschnitt 9a gehalten
werden. Dies erfolgt mit Hilfe der dort vorhandenen Lochstifte,
die in die Bündellöcher der Bürstenkörper eingreifen.
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Mit
Hilfe eines elektromotorischen Antriebes 16 wird das Rotationsteil 6 um
90° gedreht
und wieder in die Aufnahmevertiefung 7 eingefahren. Nach dem
Schließen
der Form durch Verschieben der Formplatte 4 gegen die Formplatte 3 kommen
die gespritzten Bürstenkörper 2 in
den Formnestern 8a der Abkühlstationen 14 zu
liegen, wie dies gut in 5 erkennbar ist. Die Formnester 8a bei
diesen beiden Abkühlstationen 14 sind
speziell auf die Belange des Abkühlens
ausgerichtet, wobei die Formen unter anderem aus gut wärmeleitendem
Material, insbesondere Aluminium bestehen. Außerdem sind strichliniert in 5 Kühlkanäle 17 eingezeichnet.
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Die
Formnesthälften
der düsenseitigen Formplatte 3 lassen
sich im Bereich der Abkühlstationen 14 auch
bei geschlossener Spritzgußform 1 öffnen, so
daß die
Bürstenkörper 2 ausgeworfen
werden können,
wie dies in 6 gezeigt ist. Die Formnesthälften sind
dazu mit Schiebern 18 verbunden und bei der düsenseitigen
Formplatte 3 sind entsprechende Freiräume 19 für die zurückgezogenen Formnesthälften vorgesehen.
Sind diese Formnesthälften
zurückgezogen
und somit die Formen im Bereich der Abkühlstationen 14 geöffnet, kann
mit Hilfe der Auswerfer 20 ein Auswerfen der abgekühlten und somit
genügend
stabilisierten Bürstenkörper 2 erfolgen.
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Darüber hinaus
besteht aber auch die Möglichkeit,
daß die
in den Abkühlstationen 14 befindlichen
Bürstenkörper nach
einer gewissen Abkühlphase
noch halbseitig in der auswerferseitigen Form befindlich, bearbeitet
werden. Da die Formen im Bereich der Abkühlstationen 14 unabhängig von
den Formen bei den Spritzstationen geöffnet werden können, kann
eine solche Bearbeitung innerhalb der vom Einspritzen, Nachdrücken und
Kühlen
bei den Spritzstationen 13 vorgegebenen Zykluszeit erfolgen.
Eine solche Bearbeitung könnte
beispielsweise darin bestehen, daß ein Stempelaufdruck auf die
Bürstenkörper vorgenommen
wird. Nach erfolgtem Aufdruck können
die Bürstenkörper innerhalb
der Zykluszeit ausgeworfen werden.
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Der
Antrieb 16 kann als Wendeantrieb ausgebildet sein, mittels
dem das Rotationsteil 6 abwechselnd hin- und hergedreht
werden kann oder aber als Drehantrieb zum Weiterdrehen des Rotationsteiles 6 in
eine Drehrichtung.
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Erwähnt sei
auch noch, daß anstatt
der Doppelanordnung mit jeweils gegenüberliegenden Spritzstationen
und Abkühlstationen
auch noch eine einfache Ausführungsform
denkbar ist, in der sich eine Abkühlstation und eine Spritzstation
gegenüberstehen.
Das Rotationsteil 6 würde
in diesem Falle jeweils eine 180°-Drehung
beim Transportieren von gespritzten Bürstenkörpern in die Abkühlstation durchführen.
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Die 7 bis 9 zeigen
eine Spritzgußform 1a,
beziehungsweise Baugruppen davon, zum Spritzen von Mehrkomponenten-Bürstenkörpern. In 7 sind
drei Einspritzeinheiten 21, 21a, 21b für drei verschiedene
Spritzkomponenten erkennbar. In Umfangsrichtung der Spritzgußform sind
hier nacheinander Spritzstationen 13a, 13b und 13c vorgesehen,
wobei in der ersten Spritzstation Bürsten-Grundkörper und danach bei den Spritzstationen 13b und 13c zusätzliche
Umspritzungen vorgenommen werden können. Daran schließt sich
dann eine Abkühl- und
Bearbeitungsstation 14a (vgl. auch 9) an. In der
düsenseitigen
Formplatte 3 gemäß 7 im
Bereich der Abkühl-
und Bearbeitungsstation 14a ist eine den Formen- oder Formnestbereich
der gegenüberliegenden
Formplatte 4 etwa umgrenzende Aussparung 22 vorgesehen.
Dadurch sind die noch in den Formnesthälften der auswerferseitigen
Formplatte 4 beziehungsweise des Rotationsteiles 6 befindlichen
Bürstenkörper für eine Bearbeitung
zugänglich,
wie dies in 9 gezeigt ist. Hier ist erkennbar,
daß nach
einer Abkühlung
und eventuellen Bearbeitung von fertigen Bürstenkörpern 2 diese mit Hilfe
der Auswerfer 20 aus der Formnesthälfte der Formplatte 4 ausgeworfen
werden.
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Während der
Bearbeitung der Bürstenkörper und
auch beim Auswerfen kann die Spritzgußform geschlossen bleiben.
Innerhalb dieser Zykluszeit, wo die Spritzgußform geschlossen ist, kann
im Bereich der Abkühl-
und Bearbeitungsstation 14a unabhängig von dem Spritzvorgang
ein Abkühlen
und/oder Bearbeiten und/oder Auswerfen von Bürstenkörpern 2 erfolgen.
Auch bei dieser Ausführungsform
können die
in der Formplatte 4 befindlichen Formnesthälften so
ausgebildet sein, daß eine
rasche Abkühlung
der Bürstenkörper 2 erfolgt.
Insbesondere kann auch hier ein gut wärmeableitendes Material, beispielsweise Aluminium
verwendet werden. Zusätzlich
können auch
noch Kühlkanäle vorgesehen
sein.
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Die
im Ausführungsbeispiel
nicht gezeigte Bearbeitungsstation kann für unterschiedliche Bearbeitungen
auf der zugänglichen
Bürstenkörperseite ausgebildet
sein, wobei dies sich unter anderem auch nach den vorhandenen Platzverhältnissen
richtet. Im einfachsten Falle kann bei der Abkühl- und Bearbeitungsstation 14a eine
Stempelvorrichtung angeordnet sein, mittels der die Bürstenkörper 2 gestempelt
werden können.
Es sind jedoch auch Bearbeitungsvorrichtungen denkbar, die eine
weitergehende Bearbeitung der in der Halbform befindlichen Bürstenkörper 2 ermöglichen.
Wäre in
Abweichung zu den gezeigten Ausführungsbeispielen
eine andere Halterung der Bürstenkörper im
Bereich des Rotationsteiles 6 vorgesehen, wobei das Lochfeld
im Bürstenkörper-Kopfende 15 bei
der Abkühl-
und Bearbeitungsstation 14a frei zugänglich ist, wäre dort
auch das Einbringen von Borstenbündeln
in die Bürstenkörperlöcher möglich.
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Erwähnt sei
noch, daß außer der
insbesondere in 7 erkennbaren Ausführungsform
zum Herstellen von Mehrkomponenten-Bürstenkörpern auch Anordnungen vorgesehen
sein können,
bei denen mehr als eine Abkühl-
und Bearbeitungsstation vorgesehen sind. Beispielsweise könnte nacheinander
auch wenigstens eine Abkühlstation
und danach wenigstens eine Bearbeitungsstation vorgesehen sein.
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8 zeigt
in einer Seitenansicht die Spritzgußform 1a in geöffneter
Lage und mit zum Drehen oder Wenden ausgefahrenem Rotationsteil 6.
Im wesentlichen entspricht diese Darstellung der 4.