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Projektionsmikroskop Die Erfindung geht.aus von einem Projektionsmikroskop,
bei dem. der Projektionsstrahlengang nach zweimaliger Reflexion ahn zwei zwecks
Veränderung des Abbildungsmaßstabes verschiebbaren Spiegeln zur ortsfesten Projektionsfläche
gelangt.
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Bei bekannten Einrichtungen dieser Art steht die Projektionsfläche
senkrecht und die beiden Spiegel unter 45° zur optischen Achse des Projektionsstrahlenganges,
wobei dieser um insgesamt i8o° abgelenkt wird. Die beiden Spiegel werden zwecks
Veränderung des Abbildungsmaßstabes gemeinsam in Richtung des Zentralstrahls des
Projektionsstrahlenganges verschoben. Diese Einrichtungen haben den Nachteil, daß
der Reobächter sich in unbequemer Weise über das Gerät beugen muß, wenn der Strahlengang
lotrecht im Raum verläuft, die Projektionsfläche also waagerecht liegt; soll die
Projektionsfläche aber lotrecht im Raum stehen und somit eine verhältnismäßig bequeme
Beobachtung zulassen, so muß der Projektionsstrahlengang in der Nähe des Mikroskops
durch zusätzliche Strahlenführungsmittel umgelenkt werden.
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Es sind fernerhin Projektionsmikroskope bekannt, deren Projektionsfläche
schräg im Raum, d. h. in bequemer Sehlage für den Beobachter, angeordnet ist. Bei
diesen Mikroskopen wird aber der Strahlengang nur einmal geknickt, und daher muß
bei der den Abbildungsmaßstab verändernden Verschiebung dieses einzigen Spiegels
auch die Projektionsfläche verlagert werden. Dies ist nachteilig, weil in diesem
Falle der Beobachter zur Erhaltung der deutlichen Sehweite seine Kopf-und Körperhaltung
ändern muß, so daß er in seinen sonstigen Arbeiten, z. B. Bedienen des
Mikroskops
oder Herstellen von Auf7eichnungen usw., gestört wird. Es gibt fernerhin Mikroskope
mit räumlich feststehender Projektionsfläche und einem verschiebbaren Spiegel. Bei
diesen muß aber die bei der Spiegelverschiebung auftretende Bildwanderung durch
Neigen des Spiegels aufgehoben und gleichzeitig die Projektionsfläche auf die neue
Bildstrahlenachrie durch entsprechende \Teigung ausgerichtet werden. Diese Einrich
tun- ist aus konstruktiven und aus Bedienungsgründen unzweckmäßig.
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Gegenüber diesen bekannten Einrichtungen sind bei einem Projektionsmikroskop,
bei dem der Projektionsstrahlengang nach zweimaliger Reflexion an zwei zwecks Veränderung
des Abbildungsmaßstabes verschiebbaren Spiegeln zur ortsfesten Projektionsfläche
gelangt, nach der Erfindung bei schräg zur optischen Achse des Mikroskopobjektivs
angeordneter Projektionsfläche der im Abbildungsstrahlengang an erster Stelle stehende
Spiegel so zur optischen Achse des Mikroskopobjektivs und der im Abbildungsstrahlengang
an zweiter Stelle stehende Spiegel derart zu dem die Projektionsfläche treffenden
Achsenstrahl geneigt und beide Spiegel parallel zu sich selbst in Richtung der optischen
Achse des i@Iil;roskopobjektivs oder zu dem die Projektionsfläche treffenden Achsenstrahl
oder je zu einem der beiden genannten Achsenstrahlen in einem solchen ganzzahligen
Verhältnis, insbesondere bis i zu 5, verschiebbar, daß die Verschiebung der ersten
Spiegelebene zu derjenigen der zweiten Spiegelebene im umgekehrten Verhältnis der
Sinuswerte der doppeltenkeflexionswinkel andenbeidenSpiegeln bleibt.
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Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen: In der Zeichnung
ist in Fig. i schematisch der Strahlengang in einem Projektionsmikroskop nach der
Erfindung dargestellt. Der aus dem Mikroskopobjektiv M austretende Mittelstrahl,
im nachfolgenden Mikroskopstrahl genannt, gelangt über zwei Spiegel S1 und S-an
denen er unter den Reflexionswinkeln a bzw. ,B abgelenkt wird, zu der Projektionsfläche
P, die ortsfest unter dem Neigungswinkel s gegenüber dem Mikroskopstrahl angeordnet
ist. Der Spiegel S, soll aus dem Strahlengang entfernbar sein, so daß der Mikroskopstrahl
zur hamerabildebene B gelangen kann, welche ihrerseits stets so bewegt werden soll,
daß die Weglänge des Mittelstrahls vom Mikroskopobjektiv na bis zur Bildebene B
stets gleich der Summe der Weglängen über die beiden Spiegel SM, S2 zur Projektionsfläche
P ist.
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Berücksichtigt man die für eine einwandfreie Abbildung zu erfüllende
Forderung, daß der iNlittelstrahl stets senkrecht arif der Bildebene B bzw. der
Projektionsfläche P auftreffen muß, und beachtet man fernerhin die Gesetze der Spiegelung,
so ergibt sich die Winkelbeziehung E = 270'-'- 2 41 - 2 @. Die Veränderung
der Lichtweglänge erfolgt grundsätzlich durch irgendwelche Spiegelliewegungen, die
den obigen Grundbedingungen entsprechen und die man in allen Fällen in eine Drehung
des Spiegels um den Reflexions, punkt des Mittelstrahls und in eine gerafllinige
Verschiebung zerlegen kann.
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Die bei der Verwendung solcher Drehspiegel'gültigen Bedingungen sollen
hier nicht erörtert werden, da es sich bei der Erfindung um Einrichtungen mit ausschließlich
ger<i<1-liniger Spiegelverschiebung handelt. Hierfür gibt es, wie nunmehr
nachgewiesen «-erden soll, nur wenige mathematisch fe.@tlegi>are. besonders günstige
Lösungen.
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,jede Verschiebungsbewegung der Spiegel kann als in zwei beliebig
festlegbaren Richtungen erfolgend betrachtet werden. Zweckmäßigerweise läßt man
die eine Be@c:;un;rskomponente mit der Spiegelebene zusainw# iifallen, so daß sie
optisch ohne 1?influß ist. Für die andere, an sich beliebig wählbare Bn@egungskomponente
ergeben sich aus konstruktiven Gesichtspunkten zwei bevorzugte Richtungen, nämlich
die der beiden unverschobenen Strahlen. Hierunter soll einerseits der vom Mikroskopobjektiv
1I zum ersten Spiegel S,
bzw. zur Bildebene B verlaufende, 1)ereits
finit »ililcrosleopstralil« bezeichnete 'Mittelstrahl und andererseits der vom zweiten
Spiegel zur ProjektionsflächeP verlaufende und nachstehend mit »Mattscheibenstrahl«
bezeichnete Mittelstrahl verstanden sein.
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Die beiden Spiegel können sich in Richtung der unver'schobenen Strahlen
folgendermaßen bewegen: .
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i. beide Spiegel S1 und S. längs des Mikroskopstrahls, 2. beide
Spiegel S1 und S. längs des Mattscheibenstrahls, 3. Spiegel S1 längs des Mikroskopstrahls
und Spiegel S. längs des Mattscheibenstrahls, d.. Spiegel S1 längs des Mattscheibenstrahls
und Spiegel S. längs des Mikroskopstrahls. Von diesen vier Möglichkeiten ist die*unter
q. aufgeführte von geringer praktischer Bedeutung, weil hierbei die Spiegel in ihrer
untersten Stellung verhältnismäßig weit voneinander entfernt sind, was ein sehr
umfangreiches Gehäuse notwendig macht.
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In der Fig. i ist die Strahlenführung iin Projektionsmikroskop für
zwei Abbildungen verschiedenen Maßstabes- dargestellt. Im ersten Abbildungsfalle
befinden sich die beiden
Spiegel in S, und S2 und die Bildebene
in B, im zweiten Abbildungsfalle dagegen stehen die beiden Spiegel in Si' bzw. .Sz
und die Bildebene in B'. In der ersten Spiegellage beträgt die Weglänge W1
= HB =MSi+SIS2+S.P=a+d+c und in der zweiten Spiegella&e W2=MB'.=NISi+S,'
S2 +S2'P =a+ä +d'+c+ c.
Die Weglängenänderung beträgt also D = W2-
Pf,, = ä + c .- (d-d.). Die Längen der Spiegelwege betragen unter
Zugrundelegung der in der Fig. z eingetragenen Hilfslinien, und zwar Linie b parallel
zum Mikroskopstrahl a und Linie c parallel zum Mattscheibenstrahl c, im Fall z c'
bzw. b, - - 2 e - c', _ _ 3 ä _ c'
_ _ 4 e - b.@ Für den praktischen
Aufbau der Apparatur kommt es auf das Verhältnis dieser vier Größen und der Größe
D zueinander an. In dieser Beziehung lassen sich aus den Winkelbedingungen folgende
Formeln ableiten:
Die vorstehenden Formeln sind bezüglich der Kennzeichnung des Haupterfindungsgedankens
gleichwertig. Aus Gründen textlicher Einfachheit wird daher die Erfindung, wie einleitend
angegeben ist, im Sinne der Formel 3 gekennzeichnet.
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Ein weiterer Teil der Erfindung besteht in der Auffindung derjenigen
durch die vorstehenden Formeln in Zusammenhang gebrachten Wertgruppen der Winkel,
bei denen die Verhältniswerte ganzzahlig sind. Diese Sonderfälle bieten den wesentlichen-
praktischen Vorteil, daß die Verschiebung der Spiegel bzw. Bildebenenträger durch
einfache mechanische Führungen und Zahnradgetriebe erfolgen kann.
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Bei der Formelauswertung ergab sich, daß diese Konstruktionsvereinfachung
möglich ist, wenn der zweite Spiegel S2 entweder senkrecht (ß = 9o°) oder parallel
(a = r8o°) zum Mikroskopstrahl angeordnet ist. Die verschiedenen Möglichkeiten sind
in der nachstehenden Tabelle aufgeführt. Es bedeuten die Angaben in den Spalten
A die Verschiebungsrichtung :der beiden Spiegel S, und S2, und zwar in Richtung
entweder des Mikroskopstrahls 1'17i oder des Mattscheibenstrahls 111a, B die Neigungswinkel
der Projektionsfläche P, der beiden Spiegel S, und S2 und der Bildebene B gegenüber
dem Mikroskopstrahl, im gleichen Drehsinn gemessen, C das Verhältnis der Weglängenänderungen
der Spiegel ,Si, S2 und der Bildebene B zueinander.
| A B |
| S., Sa p S1 S 2 B " - S1
..52 - B ` |
| x. V Mi Mi s = beliebig 450- 2 9o° 9o° _ '`2 |
| 2 Ma Ma 30' 300 900 g00 1 2 |
| 3 Mi Ma 300 I 30° 90° 90' 1 1
4 Ma mi 300 30° 90° 90° 1 1 2 |
| 5 - Mi Ma = 5 ö0 . [ 6o' 18o° ,
900 1 1 3 |
Es ergibt sich die wichtige Tatsache, dar bei senkrecht zum Mikroskopstrahl
angeordnetem= zweitem Spiegel S. und bei gemeinsamer Bewegung der Spiegel S, und
S", und Bildebene B in Richtung des -Mikroskopstrahls die Projektionsfläche jede
beliebige Neigung erhalten kann. Bei allen übrigen Bewegungsverhältnissen der beiden
Spiegel dagegen muß die Projektionsfläche 'in, 30= gegenüber der -Iikroskopachse
angeordnet sein, um ganzzahlige Verschiebungsverhältnisse zu ermöglichen.
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Das erfindungsgemäße Projektionsmikroskop ist daher weiterhin dadurch
gekennzeichnet, daß hei senkrecht zur optischen Achse in des Mikroskopobjektivs
angeordnetem zweitem Spiegel S@ beide Spiegel in Richtung dieser optischen Achse
in, und zwar der erste Spiegel S1 mit der doppelten Geschwindigkeit des zweiten
Spiegels S#, bewegbar sind, wobei die Projektionsfläche P beliebig schräg zur optischen
Achse in des Mikroskopobjektivs angeordnet sein kann.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Projektionsfläche 1' und der erste Spiegel S, parallel zueinander und unter
30' schräg zur optischen Achse des Mikroskopobjektivs und der zweite Spiegel S:=
senkrecht zu dieser Achse in. angeordnet sind und daß die beiden Spiegel S1 und
S= um gleiche Wegstrecken, und zwar der erste Spiegel .Si in Richtung der optischen
Achse des Mikroskopobjektivs und der zweite Spiegel S. in Richtung des die Projektionsfläche
P treffenden Achsenstrahls, bewegbar sind.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die
Projektionsfläche P um i 5o', der erste Spiegel S, um 6o' geneigt und der zweite
Spiegel S. parallel zur optischen Achse des Mikroskopobjektivs angeordnet sind und
daß der erste Spiegel S, längs der optischen Achse na des Mikroskopobjektivs, der
zweite Spiegel S., mit derselben Geschwindigkeit wie der erste Spiegel S, in Richtung
des die Projektionsfläche P treffenden Achsenstrahls und eine in Richtung der optischen
_#£chse des Mikroskopobjektivs hinter dem ersten Spiegel S, angeordnete Aufnahmebildebene
B dreimal so schnell wie die Spiegel S, und S@ in Richtung der optischen Achse des
Milzroskopobjektivs bewegbar sind.
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In den Fig. 2 bis 7 der Zeichnung ist die Erfindung an Hand einiger
praktischer Ausführungsbeispiele erläutert.
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Es sind: Fig.2 eine Seitenansicht in teilweisem Schnitt einer Ausführungsform,
4 Fig. 3 eine Aufsicht in teilweisem Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig.2. Fig.
4 eine Schaudarstellung der Bewegungseinrichtung der..@usführungsfor ingein:iß Fig.
2 mit teilweise fortgebrochenen Gehäuseteilen, Fig. 5 _ eine Seitenansicht in teilgreisem
Schnitt einer zweiten Ausführungstorni, Fi-.6 eine Seitenansicht in teil«-eisem
Schnitt einer dritten Ausführungsform, Fig. 7 eine Seitenansicht in teilweisem Schnitt
einer weiteren Ausführungsform.
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Fei dein in den Mg. 2 bis .a dargestellten Projektionsmikroskop ist
das -%lilzroshop oberhalb des die Projektionsmittel unifasenden Teils an einem Träger
T angeordnet. Das Mikroskop ist einsolchesvonl- eChat:-liersclier Bauart und besitzt
die übliche Ausgestaltung bezüglich der Objekttischverschiebung, 01)-jelztivauswechsel.-itng,
Okularanordnung usw.
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Die Projektionsmittel «erden von einem kastenartigen Gehäuse i umschlossen.
(las auf seiner schrägen Vorderseite die Projektionsfläche i i in Form einer
' 3,Iattscheibe trägt und an seiner Unterseite unter Zwischenschaltung eines
lichtdichten Balgens 12 mit dein Halter 22 für die das lichtempfindliche 2Lufnahnieinaterial
enthaltende Kassette 221 in Verbiildung stellt.
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Die Strahlenführung erfolgt derart, (Maß der erste Spiegel -21 und
der hassettenhalter 22 sich mit gleicher und der zweite Spiegel 31' mit halber Geschwindigkeit
in Richtung der optischen Achse des Mikroskopobjektivs ig bewegen. Diese Bewegungsreise
wird in bekannter Weise folgendermaßen erreicht: Am Gehäuse i ist eine Achse 13
drehbar angeordnet, die mit einem Triebknopf 1.4 versehen ist und zwei Zahnräder
i;. i< trägt. Diese Zahnräder stehen mit zwei all einer Platte 2o befestigten
Zahnstailgeil 23, 24 in Eingriff. Die Platte 2o gleitet in Führungen eines kastenförmigen
Teils 30 und trägt den ersten Spiegel -21 und den hassettenhalter 22.
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Am Gehäuse i sind fernerhin zwei Zahnstangen 17 und 183 befestigt,
die die gleiche Teilung wie die Zahnstangen 23, 2.:1 besitzen und mit zwei Zahnrädern
33, 3-1# in Eingriff stehen, welche aui einer in dem kastenförmigen Teil 3o drehbar
gelagerten Achse 32 sitzen. Der Teil 30 gleitet in Führungen des Gehäuses
i und trägt den zweiten Spiegel 31. Die Zahnräder 33, 3-1 stellen fernerhin mit
den an der Platte 2o befestigten Zahnstangen -23, 24 in Eingriff.
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Wird der Triebknopf i-. beispielsweise in Pfeilrichtung gemäß Fig.4
gedreht, so bewegen sich die Platte 2o und damit der erste Spiegel 2i und der Kassettenhalter
22 gemeinsam abwärts. Die gleichzeitig über die Zahnstangen 23, 2¢ angetriebenen
Zahnräder 33, 3-1-wälzen sich hierbei an den ortsfesten Zahnstangen 17, 18 ah und
wandern infolgedessen zusammen mit dem Teil 30 und dem
zweiten
Spiegel 31 nur mit der halben Geschwindigkeit der Platte 2o abwärts. Das gleiche
Geschwindigkeitsverhältnis tritt bei der Aufwärtsbewegung der Apparateteile auf.
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Um den Spiegel2r zwecks Durchführung einer photographischen Aufnahme
aus dem Strahlengang entfernen zu können, ist auf dem dem Knopf 14 abgewandten -Ende
der Achse 13 eine Hülse 41 frei beweglich gelagert. Die Hülse trägt an ihrem äußeren
Ende einen Triebknopf 42, an ihrem inneren Ende ein Zahnrad 4.3, das in eine Zahnstange
44 einzugreifen vermag. Diese Zahnstange ist an der Platte 2o in Führungen 25 senkrecht
verschiebbar gelagert und an ihrem oberen Ende mit einem Hebe126 gelenkig verbunden,
der an der Achse 27 befestigt ist, mit der auch der Spiegel 21 in fester Verbindung
steht. In seinen beiden Endlagen kann der Spiegel beispielsweise durch eine Kugelrasthalterung
28 gesichert werden, bei der eine von einer Druckfeder beeinflußte Kugel in die
eine oder andere zweier im Hebel 26 vorgesehener Vertiefungen eingreift; eine dieser
Vertiefungen ist mit 29 bezeichnet.
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Soll der Spiegel ei aus dem Strahlengang gebracht werden, dann wird
die Hülse 41 entgegen der Wirkung einer nicht dargestellten Feder in Pfeilrichtung
verschoben, wobei das Zahnrad 43 mit der Zahnstange q.q_ in Eingriff gelangt. Verdreht
man jetzt den Triebknopf q.:q in Pfeilrichtung, dann wandert die Zahnstange q.¢
nach oben, was ein Verschwenken des Spiegels 21 aus dem Strahlengang zur Folge hat.
Die Zahnstange 44 muß eine solche Länge haben, daß das Zahnrad 43 bei jeder Stellung
der Platte 2o in Eingriff kommen kann.
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Bei dem in Fig.5 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Spiegel
21 und 3: und der Kassettenhalter 22 von dem Zahnrad 8o angetrieben. Zu diesem Zweck
ist der Spiegelträger 2o; an dem auch der Kassettenhalter 22 angebracht ist, mit
einer- Verzahnung 52 und der Spiegelträger 3o -mit einer Verzahnung 62 versehen.
Wird das Zahnrad 8o von einem auf dessen Achse sitzenden, nicht dargestellten Triebknopf
in Pfeilrichtung verdreht, dann bewegen sich die Spiegel 21 und 31 und der Kassettenhalter
22 mit gleicher Geschwindigkeit in Richtung der Pfeile: Bei der Ausführungsform
nach Fig. 6 n@iJ.lü sich der Kassettenhalter 22 mit der dreifachen Geschwindigkeit
der Spiegelträger 2o und 30 bewegen. Diesem Zweck dient ein im Verhältnis i : 3
übersetztes Zahnradgetriebe 82 und 83, welches von der Zahnstange 52 angetrieben
wird und seine Bewegung über ein Zwischenrad 84 auf die Zahnstange 72 des. ' Kassettenhalters
22 überträgt. Die beiden Spiegelträger 2o und 30 sind über die Zahn-. räder
85 und 86, die in die Zahnstangen 52 und 62 eingreifen, kraftschlüssig miteinander
verbunden. Wird das Zahnrad 85 beispielsweise in Pfeilrichtung in Umdrehung versetzt,
dann werden die Spiegelträger 2o und 30 und der Kassettenhalter 22 in Richtung
der Pfeile bewegt.
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Die Fig. 7 zeigt die konstruktive Lösung für ein Projektionsmikroskop,
dessen Besonderheit darin besteht, daß die Projektionsfläche i i und der erste Spiegel
- i parallel zueinander und unter 30° schräg zur optischen Achse m des Mikroskopobjektivs
und der zweite Spiegel 31 senkrecht zu dieser Achse m angeordnet sind und daß beide
Spiegel in Richtung des die Projektionsfläche i i treffenden Achsenstrahls p, und
zwar der erste Spiegel ei mit der halben Geschwindigkeit des, zweiten Spiegels 3
i, bewegbar sind. Diese Bewegungen werden dadurch erreicht, daß das von einem nicht
dargestellten Triebknopf angetriebene Zahnrad 8o in die Verzahnung 62 des Trägers
30 sowie in die Verzahnung 72 des Kassettenhalters 22 eingreift. Der Träger3o
besitzt eine weitere. Verzahnung63, die auf ein Zahnrad 8i wirkt, das in einem mit
dem Träger 2o verbundenen Schlitten 53 gelagert ist, der einerseits von dem Träger
30 und andererseits von dem mit dem Instruinentenhehäuse i fest verbundenen Teil
go geführt wird. Der Teil go besitzt eine Zahnstange gi, die mit dem Zahnrad 81
in Verbindung steht. Wird das Zahnrad 8o in Pfeilrichtung in Umdrehung versetzt,
dann werden der Träger 30 und der Kassettenhalter 22 in den Pfeilrichtungen
verschoben. Von der Zahnstange 63 wird dabei das Zahnrad 81 in Umdrehung versetzt,
"das sich an der feststehenden Zahnstange gi abwälzt. Der Schlitten 53 und mit ihm
der Träger 2o werden dabei mit halber Geschwindigkeit - der Träger 30 und
22 in Pfeilrichtung bewegt.