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Die Erfindung bezieht sich auf ein Schleifwerkzeug für ein Schleifgerät mit einem Drehoszillationsantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Bekannt sind Schleifgeräte mit einem etwa dreieckförmigen Schleifwerkzeug, das mit einer drehoszillierend angetriebenen Abtriebswelle gekoppelt ist und im Betrieb eine entsprechende Oszillationsbewegung ausführt.
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Darüber hinaus sind Schleifgeräte mit einem Schleifwerkzeug zum Schleifen von Längsprofilen bekannt, beispielsweise aus der
EP 1 597 022 B1 . Das Schleifwerkzeug wird ebenfalls mit der oszillierend angetriebenen Abtriebswelle verbunden und umfasst ein elastisches Schleifkissen, welches eine geradlinige, bei der Werkstückbearbeitung der Werkstückoberfläche zugewandte Schleiffläche aufweist, auf die ein Schleifmittel zu befestigen ist. Das Schleifkissen ist als gummielastischer Hohlkörper ausgebildet, wobei die Schleiffläche über ihre Länge geradlinig ausgeführt ist und beispielsweise eine dreieckförmige Querschnittsgeometrie besitzt, deren Spitze der Werkstückseite zugewandt ist. Das Schleifkissen ist in einem Aufnahmeteil aufgenommen, welches unmittelbar an die Abtriebswelle angekoppelt ist. Das Schleifmittel in Form eines Schleifpapiers umschlingt das Schleifkissen und ist an dem Aufnahmeteil befestigt.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen ein Schleifwerkzeug für ein Schleifgerät mit Drehoszillationsantrieb so auszubilden, dass die Effizienz bei der Werkstückbearbeitung verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Das erfindungsgemäße Schleifwerkzeug kann in Schleifgeräten mit Drehoszillationsantrieb eingesetzt werden, insbesondere in handgeführten Schleifgeräten, welche mit einem vorzugsweise elektrischen Antriebsmotor versehen sind. Über den Antriebsmotor wird eine Abtriebswelle, mit der das Schleifwerkzeug gekoppelt ist, in eine oszillierende Drehbewegung um die Wellenlängsachse versetzt. Dementsprechend führt auch das Schleifwerkzeug eine derartige oszillierende Drehbewegung aus.
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Das Schleifwerkzeug besitzt einen Befestigungsabschnitt, welcher direkt oder indirekt mit der Abtriebswelle gekoppelt ist, sowie ein Schleifkissen, das mit einer Schleiffläche versehen ist, welche bei der Werkstückbearbeitung auf der Werkstückoberfläche aufliegt. Der Befestigungsabschnitt und das Schleifkissen bilden zweckmäßigerweise ein gemeinsames, einteiliges Bauteil, wobei grundsätzlich auch eine Ausführung als zwei separate und miteinander zu verbindende Bauteile in Betracht kommt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Schleiffläche des Schleifkissens, die bei der Bearbeitung dem zu bearbeitendem Werkstück zugewandt ist, wellenförmig ausgebildet ist und mindestens eine Erhebung sowie eine Vertiefung aufweist, wobei gemäß bevorzugter Ausführung mindestens zwei Erhebungen mit einer zwischenliegenden Vertiefung an der Schleiffläche vorgesehen sind. Auf Grund dieser Ausführung werden die Erhebungen bei der Werkstückbearbeitung stärker als im Stand der Technik belastet, wohingegen die Vertiefung im Vergleich hierzu entlastet wird. Dies hat zur Folge, dass die äußeren Bereiche mit den Erhebungen in stärkerer Weise zum Eingriff kommen, wodurch der Werkstoffabtrag an dem zu bearbeitenden Werkstück erhöht wird. Des Weiteren ist auf Grund der Drehoszillationsbewegung eine gleichmäßigere Belastung der Schleiffläche gegeben. Dies führt zu einem gleichmäßigeren Abrieb von Schleifmittel an der Schleiffläche und damit zu einem geringeren Verschleiß.
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Die Erhebungen mit der zwischenliegenden Vertiefung erstrecken sich vorzugsweise in Bearbeitungs- bzw. Vorschubrichtung, die üblicherweise mit der Gehäuselängsachse des Schleifgeräts zusammenfällt. Somit befindet sich eine erste Erhebung im vorderen Bereich der Schleiffläche am Schleifkissen, worauf die zwischenliegende Vertiefung folgt, an die sich die zweite, hinten liegende Erhebung anschließt. Gegebenenfalls sind über die Länge der Schleiffläche gesehen eine größere Anzahl von Erhebungen mit jeweils zwischenliegenden Vertiefungen angeordnet. Vorteilhafterweise erstrecken sich die Erhebungen und Vertiefungen über die gesamte Breite der Schleiffläche, also in Querrichtung und somit quer zur Längsachse bzw. Vorschubrichtung gesehen. Des Weiteren ist es zweckmäßig, dass in Querrichtung die Schleiffläche geradlinig ausgebildet ist, wobei ggf. auch eine nicht-geradlinige Ausführung in Betracht kommt, beispielsweise ein konkave oder konvexe Ausführung.
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Das Schleifkissen ist, gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung, elastisch ausgebildet und besteht beispielsweise aus einem gummielastischen Werkstoff. Hierdurch wird eine verbesserte Stoß- bzw. Vibrationsdämpfung erzielt, wobei durch eine geeignete Werkstoffauswahl zugleich eine ausreichend große Temperaturbeständigkeit, Formstabilität und Abriebfestigkeit gewährleistet werden kann. Außerdem kann sich das Schleifkissen auf Grund der Elastizität besser an ein zu bearbeitendes Nutprofil anpassen, was zu einem besseren Schleifergebnis führt.
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Es kann zweckmäßig sein, das Schleifkissen zumindest abschnittsweise als Hohlkörper auszubilden, um auf diese Weise gezielt Einfluss auf die Elastizität bzw. Nachgiebigkeit des Schleifkissens zu nehmen. So ist es insbesondere vorteilhaft, das Schleifkissen im Bereich der Erhebungen als Hohlkörper auszuführen, wohingegen das Schleifkissen im Bereich der zwischenliegenden Vertiefung bevorzugt als Vollprofil ausgeführt ist. Dies führt zu einer größeren Elastizität im Bereich der Erhebungen und einer reduzierten Elastizität im Bereich der Vertiefung, wodurch sich die Verformung des gesamten Schleifkissens im Betrieb reduziert bei gleichzeitiger Erhöhung der Stabilität und Standzeit.
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Grundsätzlich möglich ist aber auch eine Ausführung des Schleifkissens als Hohlkörper bzw. Hohlprofil über die gesamte axiale Länge. Des Weiteren ist es möglich, lokal unterschiedlich elastische Verformbarkeiten durch sonstige Maßnahmen zu erreichen, beispielsweise durch in das Material des Schleifkissens eingebrachte Verstärkungsprofile.
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Soweit Hohlkörper in das Schleifkissen eingebracht sind, können diese entweder vollständig von dem Material des Schleifkissens umschlossen sein oder an zumindest einer Stelle nach außen offen ausgebildet sein.
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Die Wellenform der Schleiffläche weist vorzugsweise zumindest bis zur ersten Ableitung einen stetigen Verlauf auf. Auf diese Weise werden lokale Kraft- bzw. Druckspitzen an der Schleiffläche vermieden, die zu einem ungleichmäßigen Arbeitsergebnis und zu einem erhöhten Verschleiß führen könnten.
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Gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung ist der Befestigungsabschnitt, welcher mit dem Schleifkissen verbunden ist, lösbar an einem Aufnahmeteil zu befestigen, welches unmittelbar mit der Abtriebswelle zu verbinden ist. Das Aufnahmeteil besitzt vorzugsweise eine Aufnahmetasche, in die der Befestigungsabschnitt eingeführt werden kann. Die Aufnahmetasche kann darüber hinaus auch zur Aufnahme bzw. Befestigung des separat ausgeführten Schleifmittels dienen, welches insbesondere als Schleifpapier ausgeführt ist und an die Schleiffläche des Schleifkissens aufgebracht wird. Das Schleifmittel wird in dieser Ausführung um die Schleiffläche gelegt und am Aufnahmeteil befestigt. Gegebenenfalls ragt das Schleifmittel in die Aufnahmetasche im Aufnahmeteil ein und wird in dieser festgeklemmt. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine Befestigung an der Außenseite des Aufnahmeteils, beispielsweise mithilfe eines Klettverschlusses.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen sind den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Schleifgeräts mit einem Drehoszillationsantrieb und einem an einer Abtriebswelle gehaltenen Schleifwerkzeug, welches ein Schleifkissen mit einer wellenförmigen Schleiffläche aufweist,
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2 das Schleifkissen mit wellenförmiger Schleiffläche und einem einteilig mit dem Schleifkissen ausgebildeten Befestigungsabschnitt zur Befestigung an einem Aufnahmeteil, welches mit der Abtriebswelle des Schleifgerätes zu verbinden ist,
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3 einen Schnitt durch das Schleifkissen,
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4 in perspektivischer Darstellung die einzelnen Bestandteile des Schleifwerkzeugs, bestehend aus Schleifkissen mit Befestigungsabschnitt, Schleifmittel, Aufnahmeteil und einem Klemmbolzen,
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5 das Schleifwerkzeug im zusammengesetzten Zustand im Schnitt.
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6 in einer Ausführungsvariante ein Aufnahmeteil mit eingesetztem Schleifkissen im Schnitt,
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7 in einer weiteren Ausführungsvariante in perspektivischer Darstellung ein Aufnahmeteil und ein Schleifkissen mit Befestigungsabschnitt,
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8 eine ähnliche Ausführung wie 7, jedoch mit zusätzlichen Entriegelungsmitteln im Seitenbereich des Aufnahmeteils.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein handgeführtes Schleifgerät 1 dargestellt, das mit einem Drehoszillationsantrieb 2 ausgestattet ist, welcher insbesondere einen elektrischen Antriebsmotor umfasst, über den eine Abtriebswelle 3 in eine oszillierende Drehbewegung um die Wellenlängsachse zu versetzen ist. Die Abtriebswelle 3 treibt ein Schleifwerkzeug 4 an, das aus mehreren einzelnen Bauteilen besteht, nämlich ein unmittelbar mit der Abtriebswelle 3 verbundenes Aufnahmeteil 5, ein am Aufnahmeteil 5 gehaltenes Schleifkissen 6 sowie ein um das Schleifkissen geschlungenes Schleifmittel 7 in Form eines Schleifpapiers. Das Aufnahmeteil 5 weist zur Verbindung mit der Abtriebswelle 3 eine Ausnehmung 8 auf, durch die eine Schraube 9 geführt ist, welche mit der Abtriebswelle 3 verschraubt ist. Des Weiteren besitzt das Aufnahmeteil 5 eine Aufnahmetasche 10, in die ein Befestigungsabschnitt 11 eingesetzt ist, welcher einteilig mit dem Schleifkissen 6 ausgebildet ist. Die Aufnahmetasche 10 ist über die Länge des Schleifkissens 6 bzw. des Befestigungsabschnittes 11 offen ausgebildet, wobei das Schleifkissen 6 vollständig aus der Ausnehmung 10 herausragt.
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Die dem Aufnahmeteil 5 abgewandte Stirnfläche des Schleifkissens 6 bildet eine Schleiffläche, welche von dem Schleifmittel 7 umschlungen ist, wobei die Schleiffläche 12 mit dem Schleifmittel 7 bei der Werkstückbearbeitung auf der Werkstückoberfläche aufliegt.
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Zur Befestigung des Schleifkissens 6 bzw. des Befestigungsabschnittes 11 am Aufnahmeteil 5 dient ein Befestigungsbolzen 13, der ein Befestigungsmittel bildet und der Länge nach durch den Befestigungsabschnitt 11 hindurchgeführt ist, so dass zwei seitliche Wandungen des Befestigungsabschnittes von dem Befestigungsbolzen 13 radial nach außen gegen die jeweils zugewandten Innenwandungen der Aufnahmetasche 10 gedrückt werden.
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Das Schleifmittel 7 umschlingt sowohl das Schleifkissen 6 als auch die seitlichen Wände des Befestigungsabschnittes 11, wobei die freien Enden des Schleifmittels 7 durch Durchbrüche 14 und 15 geführt sind, die in die Wandung des Aufnahmeteils 5 am Grund der Aufnahmetasche 10 eingebracht sind. Über die Kraft des Befestigungsbolzens 13 wird zugleich das Schleifmittel 7 in der Aufnahmetasche 10 fixiert.
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Je nach Abnutzung des Schleifmittels 7 kann dieses in verschiedenen Positionen fixiert werden, wobei für eine gleichmäßige Abnutzung das Schleifmittel 7 nach dem Lösen des Befestigungsbolzens 13 verschoben und in einer neuen Position wieder fixiert werden kann. Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, ein Schleifmittel in Form eines Schleifpapiers in quadratischer Ausführung einzusetzen, wodurch es möglich ist, das Schleifmittel in zwei um 90° versetzten Positionen am Schleifkissen 6 zu befestigen, wodurch der Ausnutzungsgrad signifikant gesteigert werden kann.
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Das Schleifmittel kann grundsätzlich als Bogen, Blatt oder in Form eines Schleifbandes bzw. einer Schleifhülse vorliegen.
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Der Befestigungsabschnitt 11 und das Schleifmittel 7 können mithilfe einer geeigneten Vorrichtung in einem einzigen, gemeinsamen Arbeitsschritt befestigen werden.
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Ein weiterer Vorteil der in 1 gezeigten Darstellung ist es, dass das Schleifmittel 7 ohne Wechsel des Schleifkissens 6 gewechselt werden kann.
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Das Schleifkissen 6 besteht aus einem elastischen Material, beispielsweise aus Gummi oder einem gummiähnlichen Material, wodurch ein stoß- und vibrationsarmer Betrieb bei gleichzeitig ausreichend großer Temperaturbeständigkeit, Formstabilität und Abriebfestigkeit gewährleistet ist. Bei einteiliger Ausführung von Schleifkissen 6 und Befestigungsabschnitt 11 besteht auch der Befestigungsabschnitt aus dem gleichen Material. Möglich ist aber auch eine separate Ausführung von Befestigungsabschnitt 11 und Schleifkissen 6, die jedoch miteinander zu verbinden sind, wobei in diesem Fall Schleifkissen 6 und Befestigungsabschnitt 11 auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen können.
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Wie 2 in Verbindung mit 3 und 4 zu entnehmen, ist die Schleiffläche 12 des Schleifkissens 6 wellenförmig ausgebildet und besitzt, in Längsrichtung des Schleifkissens gesehen, axial hintereinander liegend eine erste, vorne liegende Erhebung 12a, eine sich daran anschließende Vertiefung 12b sowie eine zweite, hinten liegende Erhebung 12c. Der Verlauf zwischen den Erhebungen 12a und 12c mit zwischenliegender Vertiefung 12b erfolgt stetig. Im Betrieb kommen die äußeren Erhebungen 12a, 12c stärker zum Eingriff als der mittlere Abschnitt mit der zwischenliegender Vertiefung 12b, wodurch der Abtrag und damit die Effizienz bei der Bearbeitung gesteigert wird.
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Das Schleifkissen 6 ist im Bereich der Erhebungen 12a und 12c als Hohlkörper ausgeführt, wofür Hohlräume 16 bzw. 17, welche zur Stirnseite hin jeweils offen ausgebildet sind, in das Schleifkissen 6 eingebracht sind. Der mittlere Abschnitt mit der Vertiefung 12b ist dagegen als Vollprofil 18 ausgeführt. Durch diese Ausführung wird erreicht, dass die Erhebungen 12a und 12c in Belastungsrichtung – orthogonal zur Längsachse des Schleifkissens – eine höhere Elastizität aufweisen als der zwischenliegende Abschnitt mit der Vertiefung 12b.
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Für das Schleifkissen 6 wird zweckmäßigerweise ein elastisches Material im Härtebereich zwischen 50 und 100 Shore A verwendet, beispielsweise Chlorbutadien-Kautschuk (CR), Flour-Polymer-Kautschuk (FPM/FKM) oder Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR). Das Aufnahmeteil 5 besteht zweckmäßigerweise aus einem festen und steifen Material, um die verhältnismäßig hohen Kräfte bzw. Momente bei der Bearbeitung, die maßgeblich auf die hochfrequente Drehoszillationsbewegung zurückgehen, aufnehmen zu können. In Betracht kommen beispielsweise technische Kunststoffe wie glasfaserverstärktes Polyamid (PA6-GF 35) oder Metalle, beispielsweise Aluminium oder Zinkdruckguss.
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Der Befestigungsbolzen 13 besitzt einen elliptischen Querschnitt, so dass bei einer Drehung des Bolzens 13 um 90° die Anpresskraft zwischen einem Minimum und einem Maximum variiert werden kann.
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Wie 4 zu entnehmen, weist der Kopf des Befestigungsbolzens 13 beispielsweise einen Rasthöcker 19 als Rastmittel auf, welcher es erlaubt, den Befestigungsbolzen 13 im eingeführten Zustand in verschiedenen Winkellagen zu arretieren und damit eine unterschiedliche hohe Klemmkraft auszuüben.
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Wie 5 zu entnehmen, können die Hohlräume 16 und 17 im Innern des Schleifkissens 6 auch miteinander verbunden sein und dadurch ein axial durchgehendes Hohlprofil bilden, welches jedoch im Bereich der Vertiefung 12b einen reduzierten Querschnitt aufweist, so dass das Schleifkissen 6 in diesem Abschnitt eine geringere Elastizität als im Bereich der Erhebungen 12a, 12c aufweist.
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Wie 4 in Verbindung mit 5 zu entnehmen, ist das stirnseitige Ende des Befestigungsbolzens als Federrastmittel 20 ausgebildet, das im eingeführten Zustand in Rastposition mit einem Rastabsatz am Aufnahmeteil 5 zu bringen ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Befestigungsbolzen 13 sicher im Aufnahmeteil 5 gehalten und somit ein unbeabsichtigtes Lösen des Schleifkissens 6 aus der Aufnahmetasche 10 im Aufnahmeteil 5 sowie ein Verlieren des Befestigungsbolzens 13 verhindert ist.
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Wie dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 zu entnehmen ist, kann das Schleifmittel 7 auch Hülsen- bzw. Schleifbandform einnehmen und vollständig um das Schleifkissen 6 einschließlich Befestigungsabschnitt 11 geschlungen sein. Durch Verdrehen des Schleifmittels 7 gegenüber dem Schleifkissen 6 können alle Abschnitte des Schleifmittels für die Werkstückbearbeitung genutzt werden, was einen optimalen Ausnutzungsgrad ermöglicht.
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Wie dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 zu entnehmen, kann an der Außenseite des Aufnahmeteils 5 ein Klettverbindungsabschnitt 22 angeordnet sein, welcher sich bis unmittelbar zur Stirnseite des Aufnahmeteils 5 erstreckt, an der sich die Aufnahmetasche 10 befindet. Der Klettverbindungsabschnitt 22 dient zur Befestigung des Schleifmittels nach Art eines Klettverschlusses. Zweckmäßigerweise befinden sich an beiden gegenüberliegenden Außenseiten des Aufnahmeteils 5 derartige Klettverbindungsabschnitte 22.
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Wie 7 sowie 8 zu entnehmen, befinden sich an beiden stirnseitigen Enden des Befestigungsabschnittes 11 Rastnasen 23, die im in die Aufnahmetasche 10 eingesetzten Zustand in zugeordnete Rastausnehmungen 24 einragen, welche in das Aufnahmeteil 5 eingebracht sind. Auf diese Weise wird eine rastende Verbindung zwischen Befestigungsabschnitt 11 bzw. Schleifkissen 6 und Aufnahmeteil 5 erreicht.
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Um den Befestigungsabschnitt 11 aus der Rastposition in den Rastausnehmungen 24 bequem lösen zu können, sind, wie 8 zu entnehmen, Betatigungseinrichtungen 25 im Bereich jeder Rastausnehmung 24 angeordnet, welche die Rastnasen 23 aus der in die Rastausnehmungen 24 einragenden Position heraus drücken. Die Betätigungseinrichtungen 25 bestehen aus einem Drücker 26 und einem Federelement 27, wobei der Drücker 26 mit einem Bolzen gegen die Rastnase 23 drückt. Das Federelement 27 hält die Betätigungseinrichtung 25 im nicht-betätigten Zustand in einer Außerbetätigungsposition, in der die Rastnasen 23 nicht von der Betätigungseinrichtung 25 beaufschlagt werden. Zum Lösen des Befestigungsabschnittes 11 müssen die beiden diametral gegenüberliegend angeordneten Drücker 26 gegen die Kraft der Federelemente 27 in Richtung auf die jeweilige Rastnase 23 zusammengedrückt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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