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Hydraulische Steuerung für Hobelmaschinen Die Erfindung betrifft eine
hydraulische Steuerung für Hobelmaschinen.
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Die Umsteuerung des Ölstromes derartiger Werkzeugmaschinen mit hin
und her gehendem Werkstück oder Werkzeug konnte bisher nicht voll befriedigen. Die
schon allgemein vorhandenen Mängel machten sich. besonders unangenehm bemerkbar,
wenn die Maschine mit kurzen Hüben bei großer Geschwindigkeit arbeitete.
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Zur Überwindung der Totpunktlage während des Umsteuerns werden bei
den bekannten Vorrichtungen im allgemeinen Vorsteuerungen, besondere Hilfspumpen,
mechanisch wirkende Kippgesperre oder federnde Schneiden benutzt. Diese Arten sind
recht verwickelt und erfordern eine große Anzahl einzelner Teile, die dem Verschleiß
unterliegen und einwandfrei- uur dann arbeiten, wenn sie mit größter Genauigkeit
hergestellt sind. Bei hohen Drücken und Beanspruchungen kann außerdem die Verwendung
von Kippgesperren nicht mehr in Betracht gezogen werden, da dann mit ihrer Hilfe
der Totpunkt nicht mehr einwandfrei und unter allen Umständen überwunden wird.
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Vorsteuerungen andererseits weisen den zusätzlichen Mangel auf, daß
sie einen beliebig kurzen Hub des anzutreibenden Maschinenteils, insbesondere bei
gleichzeitig großer Geschwindigkeit, nicht zulassen, da die Zeit, die gebraucht
wird, um beim Umsteuern des Hauptschiebers seine Leitungen und Räume aufzufüllen
und wieder zu entleeren, verhältnismäßig lang ist. Weitere Mängel der Vorsteuerungen
ergeben sich daraus, daß die Länge des zum Umsteuern des Hauptschiebers und damit
der Maschine erforderlichen Zeitraumes unabhängig von ihrer Arbeitsgeschwindigkeit
ist und stets gleichbleibt. Je größer also die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine
ist, um so größer ist der Weg, den ihr hin und her gehender Teil noch bis zur Umkehrung
seiner Bewegungsrichtung zurücklegt, nachdem schon mit Hilfe eines angebrachten
Anschlages der Vorschieber verschoben und damit die Umsteuerung des Hauptschiebers
eingeleitet worden ist. Durch eine Veränderung der Schrittgeschwindigkeit wird demnach
bei den bekannten Vorrichtungen mit V orsteuerung gleichzeitig der Umsteuerpunkt
der Hobelmaschine verlagert,. so daß beispielsweise gegen irgendwelche Ansätze nur
ungenau angehobelt werden kann.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine hydraulische Steuerung
für Hobelmaschinen zu schaffen, die unter Verminderung der geschilderten Nachteile
mit einfachen Mitteln schnell, genau und zuverlässig den hin und her gehenden Teil
der Maschine umsteuert.
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Erfindungsgemäß wird in die Leitung, die von der einen Seite des Arbeitszylinders
zum Sammelbehälter führt und die gleichzeitig
mit der einen Seite
des Hauptsteuerschiebers verbunden. ist, ein von dem hin und her gehenden Werkzeug
oder Arbeitstisch gesteuerter Vorschieber eingeschaltet. Für die Umsteuerung des
Arbeitskolbens in seiner einen Totpunktlage wird durch den Vorschieber der Ablauf
dieser einen Arbeitszylinderseite abgesperrt und dadurch der Hauptsteuerschieber
entgegen der Spannung einer Feder derart verschoben, daß diese Seite des Arbeitszylinders
mit der Druckleitung und seine andere Seite mit dem freien Ablauf verbunden ist.
Bei der Umsteuerung in der anderen fiotpunktlage wird der Hauptsteuerschieber unter
der Wirkung der Feder verschoben, nachdem der Vorschieber die bis dahin beaufschlagte
Arbeitszylinderseite mit dem Ablauf verbunden hat. Um hierbei ein Flattern des Hauptschiebers
zu verhindern und ihn nach Vollendung dieser Bewegung sicher in seiner Endstellung
zu halten, ohne eine übermäßig starke Feder benutzen zü müssen,- ist erfindungsgemäß
der Ringraum des Hauptschiebers, durch dessen Verschiebung die eine, nicht mit dem
Vorschieber verbundene Seite des Arbeitszylinders gesteuert wird, von zwei Kolben
verschiedenen Durchmessers abgeschlossen, so daß die von dem Flüssigkeitsdruck auf
die überschießende Ringfläche dieser Kolben herrührende Kraft in Richtung der Feder
wirkt.
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An Hand der Abbildung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in
vereinfachter Darstellung zeigt, ist die Arbeitsweise des Erfindungsgegenstandes
in Anwendung auf eine Shapingmaschine genauer beschrieben. Es zeigen Fig. i einen
Längsschnitt durch die Steuervorrichtung.nebst einem schernatischen.Längsschnitt
durch den Arbeitszylinder, Fig.2 einen Querschnitt durch die Steuervorrichtung nach
Linie II-II der Fig. i, Fig. 3 einen Teilschnitt durch die Steuervorrichtung nach
Linie III-III der Fig. i, Fig. 4 einen Teilschnitt nach Linie IV-IV der Fig. i,
Fig. 5 einen Querschnitt durch die Steuervorrichtung nach Linie V-V der Fig. i.
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Die Steuervorrichtung besteht im wesentlichen aus drei Steuerschiebern
10, 3 und 6, von denen der mittlere Steuerschieber 3 zum Ein- und Ausrücken der
Maschine bestimmt ist und während des laufenden Betriebes demgemäß nicht bewegt
wird. Die drei Schieber sind in einem Steuerböckchen 23 angeordnet, das zweckmäßigerweise
mit der Fläche 35 unmittelbar auf die nicht dargestellte Pumpe aufgesetzt wird,
um die Leitungen zwischen ihr und der Steuervorrichtung zu verkürzen. Das Steuerböckchen
23 ist mit drei nebeneinanderliegenden Bohrungen 5, 2 und 9 versehen, in die Führungsbuchsen
24, 31, 25 und 26 eingelassen sind. Die Bohrung der Buchse 31 hat einen kleineren
Durchmesser als die der Buchse 24, so daß diese beiden in der Bohrung 5 gegeneinanderliegenden
Buchsen einen Absatz bilden.
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Etwa in der Mitte -der Bohrung 2 tritt der mit der Förderseite der
Pumpe in Verbindung stehende Kanal i ein. Etwa in der gleichen Radialebene ist diese
Bohrung über einen Kanal 4. mit einer Ringnut 27 der Buchse 24 verbunden, die wiederum
über Schlitze 28 mit der Bohrung 5 in Verbindung steht.
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Die Buchse 25 ist außerdem mit einer Ringnut 30 versehen, die
über Schlitze 29 mit der Bohrung 2 in Verbindung steht. Die Bohrung 5 ist über einen
Kanal 18, der in der Buchse 31 und in dem Steuerböckchengehäuse 23 vorgesehen ist,
mit dem Ringkanal 30 verbunden. Der Ringkanal 30 steht außerdem über
einen Kanal 68 und eine Bohrung 69 (Fig. 4) auf nicht näher dargestellte Weise mit
dem. Ablaufbehälter in freier Verbindung.
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Zwischen dein Ringkanal 27 mit den Schlitzen 28 "der Buchse 24 und
dem Kanal 18 der Buchse 31 ist in der Buchse 24 ein weiterer Ringkanal
32 angeordnet, der über Schlitze 33 mit der Bohrung 5 in Verbindung steht.
Anden Ringkanal 3.2 schließt ein in dem Steuerböckchengehäuse 23 vorgesehener Kanal
34 an, der in einen Flanschanschluß 36 mündet, an den eine in der Fig. i mit einer
strichpunktierten Linie angedeutete Leitung 38 angreift.
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Während so der Ringkanal 32 mit den Schlitzen 33 auf der einen
Seite des Ringkanals 27 angeordnet ist, ist in der Buchse 24 auf ider anderen Seite
des Ringkanals 27 ein weiterer Ringkanal 39 vorgesehen, der über Schlitze 4o mit
der Bohrung 5 verbunden ist.
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In der Buchse 26 der Bohrung g ist ein Ringkanal 4r angeordnet, der
über Schlitze 43 mit- der Bohrung 9 verbunden ist. Dieser Ringkanal ist mit dem
Ringkanal 39 der Buchse 24 über einen, in dem Steuerböckchengehäuse 23 vorgesehenen
Kanal 8 verbunden; es empfiehlt sich deshalb, den Kanal 41 mit den Schlitzen 43
und den Kanal 39 mit den Schlitzen 4o etwa in der gleichen Radialebene anzuordnen.
Neben dem Ringkanal 41 ist in der Buchse 26 ein weiterer Ringkanal 42 vorgesehen,
der über Schlitze 12 ebenfalls mit der Bohrung 9 verbunden ist. Auf .der Außenseite
des Steuerböckchengehäuses 23 ist ein Flanschanschluß 45 angeordnet, der über eine
Bohrung 44 mit dem Ringkanal 42 verbunden ist und an den eine in der Fig. i mit
einer strichpunktierten
Linie angedeutete Leitung 46 anschließt,
die zu dem nicht dargestellten Ablaufbehälter führt.
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In den Kanal 8 mündet, wie in der Fig..5 dargestellt ist, eine Leitung
2o, deren weiterer Verlauf in der Fig. i mit einer strichpunktierten Linie veranschaulicht
ist. Über diese Leitung 2o und die von dem Ringkanal 32 herkommende Leitung 38 wird
der in der Fig. i schematisch angedeutete Arbeitszylinder 47 der Werkzeugmaschine
beaufschlagt. In .ihm ist ein Kolben 48 längs verschiebbar vorgesehen, der in bekannter
Weise über eine Kölbenstange 49 auf den Stößel 5o der Shapingmaschine wirkt. Im
allgemeinen ist, wie dargestellt, die Kolbenstange nur nach einer Seite durchgeführt,
so daß die beiden Arbeitsräume 21, 22, die durch den Kolben voneinander getrennt
werden, einen verschieden großen Querschnitt aufweisen. Der Arbeitsraum 21 mit .dem
größeren Querschnitt wird dann für den Arbeitshub der Maschine benutzt, während
der Arbeitsraum 22 mit dem kleineren Querschnitt beim Rückgang der Maschine beaufschlagt
wird. Aus diesem Grunde wird ini nachfolgenden auch die Zylinderseite 21 als Vorlauf-
und die Zylinderseite 22 als Rücklaufseite bezeichnet.
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Im Ausführungsbeispiel ist die Leitung 38 mit der Rücklaufseite 22
verbunden, während die Leitung 2o an die Vorlaufseite 21 angeschlossen ist. Die
Anschlüsse können aber auch, ohne sich von dein Wesen der Erfindung zu entfernen,
umgekehrt ausgeführt werden. Auf dem in der Buchse 25 der mittleren Bohrung 2 längs
verschieblich und drehbar angeordneten Steuerschieber 3 sind zwei Kolben 51 und
52 vorgesehen, die zwischen sich einen Ringraum 67 bilden. Eine Feder 53, die sich
einerseits gegen einen Deckel 54 und andererseits gegen den Kolben 52 abstützt,
ist bestrebt, den Schieber 3 ständig in seiner äußersten linken Stellung zu halten,
in der sich ein auf ihm aufgebrachter Stift 55 gegen eine Buchse 56 legt, die auf
irgendeine Weise fest mit einem an dem Steuerböckehen 23 befestigten Deckel 57 verbunden
ist. Die Buchse dient als Lagerung für eine durch sie hindurch nach außen tretende
Spindel des Schiebers 3, an der irgendwelche nicht dargestellte Vorrichtungen angreifen,
mittels der der Schieber um einen gewissen Betrag verschwenkt werden kann. Die nach
dem Kolben 51 gekehrte Seite der Buchse 56 weist eine Kerbe 70 und eine abgeschrägte
Fläche 71 auf.
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In den Buchsen 24 und 31 der Bohrung 5 ist längs verschiebbar der
Hauptsteuerschieber 6 angeordnet, mittels dessen der Kolben 48 des Arbeitszylinders
47 umgesteuert wird. Der Hauptschieber 6 weist zwei Kolben 16 und 17 auf, von denen
der Kolben 17 einen kleineren Durchmesser hat und sich in der Bohrung der Buchse
31 verschiebt, während der Kolben 16 mit dem Durchmesser in der Bohrung der Buchse
24 verschiebbar angeordnet ist. Die Schlitze 28, über die der Ringkanal
27 mit der Bohrung der Buchse 24 verbunden ist, weisen, wie bei 43 gezeigt,
nach beiden Seiten in der Lauffläche der Buchse Abschrägungen auf, so daß die Schlitze
28 einschießlich dieser Abschrägungen breiter sind- als der Kolben 16. Auf der nach
außen führenden Stange 58 -des Schiebers 6 ist eine ,Schraubenfeder 15 vorgesehen,
die sich einerseits gegen das linke Ende des Kolbens 17 und andererseits gegen einen
Bund 59 stützt, der längs verschieblich auf der Stange 58 angeordnet ist und sich
gegen -irgendeinen fest mit dem Steuerböckchen 23 verbundenen Teil 6o legt. Die
äußerste rechte Stellung des Schiebers 6 wird dadurch begrenzt, daß eine an dem
Kolben 16 angreifende stangenförmige Verlängerung 61 sich gegen den Deckel 54 legt,
der das rechte Ende sowohl der Bohrung 5 als auch der Bohrung 2 abschließt. Der
Ringraum zwischen den Kolben 16 und 17 ist mit 62 bezeichnet, während der Raum zwischen
dem Kolben 16 und dem Deckel 54 mit 63 bezeichnet ist.
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Der verschiebbar in der Bohrung der Buchse= 26 angeordnete Steuerschieber
io wird im nachfolgenden mit Rücksicht darauf, daß mit seiner Hilfe die Bewegung
des Hauptschiebers 6 gesteuert wird, Vorschieber genannt. Er besteht im wesentlichen
aus einem langen Kolben 64 und einem mit ihm verbundenen kürzeren Kolben 65, zwischen
denen ein Ringraum i i gebildet ist. In dem kürzeren Kolben 65 sind in gewissem
Abstand voneinander zwei ringförmige Kerben 14. und 13 vorgesehen, in die eine unter
der Wirkung einer Feder 66 stehende Kugel ig einzugreifen imstande ist.
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Die Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise: Während des laufenden
Betriebes wird der Schieber 3 in der dargestellten Stellung durch die Feder 53 gehalten.
Die beiden Schieber 6 und io sind in der Stellung gezeigt, in der die Rücklaufseite
22 des ,Arbeitszylinders 47 durch das von der Pumpe geförderte Druckmittel beaufschlagt
wird. Die Pumpe fördert über den Kanal i, den Ringraum 67 zwischen den Kolben 51
und 5,2
des Schiebers 3, den Kanal 4, den Ringkanal 27 und die Schlitze 28
in den Ringraum 62 zwischen den Kolben 16 und 17 des Hauptschiebers 6. Von dort
aus strömt das Druckmittel weiter durch die Schlitze 33, den Ringkanal 32, den Kanal
34 und die Leitung 38 zu der Rücklaufseite 22 des Arbeitszylinders
47.
Hierdurch wird der Kolben 48 in der Fig. i nach rechts geschoben. Dis aus der Vorlaufseite
21 abströmende Druckflüssigkeit fließt über die Leitung 2o, 'einen Teil des Kanals
8, den Ringkanal 41 und die Schlitze 43 zu dem Ringraum ii des Vorschiebers io.
'Von dort aus strömt die Flüssigkeit durch die Schlitze i2 zu dem Ringkanal 42 und
von hier über die Bohrung 44 und die Leitung 46 zu dem Ablaufbehälter.
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Währenddessen steht außerdem die Vorlaufseite.2i des Arbeitszylinders
über die Leitung 2o, den Kanal 8, den Ringkanal 39 und die Schlitze 4o mit dem Raum
63 rechts von dem Kolben 16 des Hauptschiebers 6 in Verbindung. Dadurch, daß der
Kolben 16' größer als der Kolben 17 ist, wird der Schieber 6 ständig sicher mit
einer der überschüssigen Ringfläche entsprechenden Kraft nach rechts in die gezeigte
Stellung gedrückt. Dies kann noch dadurch unterstützt werden, daß die Feder 15 in
dieser Stellung schon mit einer gewissen Vorspannung versehen ist.
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Die Umsteuerung des auf der rechten Seite des Zylinders 47 angelangten
Kolbens 48 geschieht auf folgende Weise: Der Vorschieber io wird in den Endstellungen
des Stößels verschoben, indem auf nicht näher dargestellte Weise an ihm. angebrachte
Anschläge über irgendwelche Gestänge und Übertragungsteile auf den Vorschieber io
einwirken. Es empfiehlt sich, in bekannter Weise die Anschläge verstellbar einzurichten,
um die Größe und die Stellung des Arbeitshubes der Maschine verändern zu können.
Wenn demgemäß der sich in der rechten Endstellung befindende Arbeitskolben 48 umgesteuert
werden soll, wird auf die dargelegte Weise der Vorschieber io nach rechts verschoben,
so daß die federbelastete Kugel i9 in die ringförmige Kerbe 13 des Kolbens 65 eingreift.
Der Kolben 64 des Vorschiebers io deckt in dieser Stellung die Schlitze 43 der Buchse
26 ab, so daß der Ringkanal 41 und damit der Kanal 8 nicht mehr mit dem Ringraum
i i des Vorschiebers io in Verbindung stehen. Der Vorlaufraum 2i des Arbeitszylinders
ist demgemäß nicht mehr mit dem Ablaufbehälter verbunden. Da in diesem Augenblicke
für die Vorlaufseite keinerlei Ablauf vorhanden ist, wird die in ihr befindliche
Flüssigkeit unter Druck gesetzt, indem nach wie vor in der beschriebenen Weise die
Förderseite der Pumpe mit dem Arbeitsraum 22 des Arbeitszylinders 47 verbunden ist
und so die linke Seite des Arbeitskolbens 48 unter dem Förderdruck der Arbeitsflüssigkeit
steht. Der in der Vorlaufseite 2i hierdurch erhöhte Druck pflanzt sich über die
Leitung 2o, den Kanal 8, den Ringkanal 39 und die Schlitze 4o auf
den Raum 63 rechts von dem Kolben 16 des Hauptschie'jers 6 fort. Obwohl dieser Druck
infolge der Differentialwirkung des Arbeitskolbens geringer ist als der Förderdruck
der Flüssigkeitspumpe, wird der Steuerschieber 6 unter dem Einfluß dieses Druckes
entgegen der Wirkung der Feder 15 nach links verschoben, da der in dem Raurrie 63
angestaute Druck auf die gesamte Fläche des Kolbens 16 wirkt, während die Druckflüssigkeit
in dem Raume 62, die unmittelbar mit der Förderseite der Pumpe in Verbindung steht,
nur über die Ringfläche auf den Steuerschieber 6 wirkt, um die die Fläche des Kolbens
16 größer ist als die des Kolbens 17. -In dem Maße, -wie aus der Vorlaufseite 21
des Arbeitszylinders Arbeitsflüssigkeit in den Raum 63 überströmt und demgemäß der
Steuerschieber 6 nach links verschoben wird, bewegt sich der Arbeitskolben 48 noch
ein kleines Stück nach rechts weiter.
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Sobald auf diese Weise die rechte Kante des Steuerkolbens 16 über
die rechte Kante der Abschrägung 43 der Schlitze 28 geschoben worden ist, steht
die Förderseite der Pumpe über den Kanal i, den Ringraum 67 und den Kanal 4 sowohl
mit dem Raum 62 als auch mit dem Raum 63 des Hauptschiebers 6 in Verbindung. Währenddessen
läuft -der Schieber 6 nach links weiter, da die Fläche des Kolbens 16 größer ist
als die des Kolbens 17. In dem Augenblicke oder kurz danach, wo der Kolben 16 die
linksliegenden Abschrägungen 43 überdeckt und so den Ringraum 62 von den Schlitzen
28 trennt, legt die rechte Kante des Kolbens 17 die Verbindung des Kanals i8 mit
dem Ringraum 62 frei. Damit steht die Rücklaufseite 22 des Arbeitszylinders 47 über
die Leitung 38, den Kanal 34, den Ringkanal 32, die Schlitze 33, den Raum 62, den
Kanal 18, den Ringkanal 30 und die Kanäle 68 und 69 in freier Verbindung mit dem
Ablaufbehälter. Der nunmehr über die ganze Fläche des Kolbens 16 auf den Schieber
6 wirkende Druck der Flüssigkeitspumpe drückt zuerst den Schieber entgegen der Wirkung
der Feder 15 in seine linke Endstellung und beginnt danach, den Arbeitskolben 48
nach links in der der bisherigen Bewegung entgegengesetzten Richtung zu verschieben.
Hierbei fördert die Flüssigkeitspumpe über den Zuströmkanal i, den Ringraum 67,
den Kanal 4 und die Schlitze 28 in den rechts von dem Kolben 16 des Hauptschiebers
6 liegenden Raum 63 und von dort über die .Schlitze 40, den Ringkanal 39, den Kanal
8 und die Leitung 2o auf die Vorlaufseite 21 des Arbeitszylinders 47.
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Wenn der Kolben 48 in seiner linken Endstellung umgesteuert werden
soll, wird auf
die beschriebene Weise durch einen an dem Stößel
angebrachtgn Anschlag der Vorschieber io derart nach links geschoben, daß er sich
wieder in der in Fig: i gezeigten Stellung befindet und die federbelastete Kugel
i9 in die ringförmige Kerbe 14 eingreift.
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Auf diese Weise wird der Ringraum i i des Vorschiebers io über die
Schlitze 12; den Ringkanal 42, die Bohrtalg 44 und die Leitung 46 mit dem Ablaufbehälter
verbunden, so daß die Druckmittelpumpe über den Kanal i, den Ringraum 67, den Kanal
4, den Ringkanal 27, die Schlitze 28, den Ringraum 63, die Schlitze 40, den Ringkanal
39, den Kanä18, den Ringkana141 und die Schlitze 43 in den Ringraum ii und
von dort in den Abläufbehälter fördert.
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Da in diesem Augenblicke noch nach wie vor die Rücklaufseite 22 des
Arbeitszylinders 47 auf die beschriebene Weise ebenfalls mit dein Ablaufbehälter
in Verbindung steht, bleibt der Arbeitskolben 48 unmittelbar in dem Augenblick stehen,
wo mit Hilfe des Schiebers 64 die Vorlaufseite 2i des Arbeitszylinders 47 mit dem
Ablaufbehälter verbunden worden ist. Die Druckflüssigkeit übt demnach keinerlei
Kraft mehr auf den Hauptschieber 6 aus, so daß er unter der Einwirkung der Feder
15 nach rechts geschoben wird.
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Etwa in dem Augenblick, in dem die rechte Kante des Kolbens 17 den
Kanal 18 aufdeckt, beginnt auch die linke Kante des Kolbens 16 die linksliegenden
Abschrägungen 43 der Schlitze 28 zu öffnen. Die Verbindung des Ringraumes 62 mit
dem Ablaufbehälter ist also damit unterbrochen, und der Ringraum 62 wird allmählich
in dem Maße, wie der Kolben 16 durch die Feder 15 weiter nach rechts geschoben wird,
mit . der Förderseite der Pumpe über den Kanal i, den Ringraum 67, den Kanal 4,
den Ringkanal 2,7 und die Schlitze 28 in Verbindung gesetzt. Der Druck in
dem Ringraum 62 steigt demgemäß an und pflanzt sich über die Schlitze 33, den Ringkanal
32, den Kanal 34 und die Leitung 38 auf die Rücklaufseite des Arbeitszylinders fort,
so daß der Kolben 48 umgesteuert und nunmehr entgegen der bisherigen Bewegungsrichtung
nach rechts geschoben wird.
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Wenn die Maschine ausgeschaltet werden soll,.',wird der Schieber 3
um einen gewissen Betx"äg'verschwenkt und zu Beginn dieser Bewegung gleichzeitig
etwas entgegen der Wirkung der Feder 53 angeschoben. Hierbei hebt sich zuerst der
Stift 55 aus der Kerbe 70 heraus und gleitet danach unter dem Einfluß der Feder
53 längs der schrägen Fläche 71, so daß sich der Schieber 3 nach links verschiebt
und sein Kolben 51 den Kanal 68 aufdeckt. Auf diese Weise wird durch den Ringraum
67 der Zuströmkanal i der Flüssigkeitspumpe unmittelbar mit dem Kanal 68 und damit
mit dem Ablaufbehälter verbunden, so daß keinerlei Kraft mehr auf den Arbeitskolben
48 ausgeübt wird.