DE1752475A1

DE1752475A1 - Portalfraesmaschine

Info

Publication number: DE1752475A1
Application number: DE19681752475
Authority: DE
Inventors: Wagner Hans O; Gerd Traugott
Original assignee: Schiess AG
Current assignee: Schiess AG
Priority date: 1968-05-31
Filing date: 1968-05-31
Publication date: 1971-05-19
Also published as: GB1197428A; US3564971A

Description

DIPL.-ING. HANS WlEMUTH

PATENTANWALT

4 DtISSELDORF-OBERKASSEL

, POSTFACH 728

„DQMIN^KANERSTR. 37,1 TELEFON*574i22 QQ

TELEGR. PATENTBRYDGES DÜSSELDORF POSTSCHECK KÖLN 110052 DRESDNER BANK 14-241969 COMMERZBANK 650 994

den 30. Mai 1968

IHR ZEICHEN:

MEINZEICHEN 1-3620 -17/19

Betr.: Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

Schiess Aktiengesellschaft TJüsseldorf-Oberkassel

Portalfräsmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Portalfräsmaschine, deren sich über die in einer Grube angeordnete Aufspannplatte erstreckender Querbalken mit seinen Enden auf Bettschlitten befestigt ist, die mit seitlichem Bewegungsspiel auf beiderseits der Grube vorgesehenen Pührungsbetten mittels Zahnstangen- oder Spindelgetrieben gemeinsam verfahrbar und im Stillstand mit den führungsbetten verspannbar sind.

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Derartige Werkzeugmaschinen dienen insbesondere der Bearbeitung großer Werkstücke in Längs- und Querrichtung, wobei gegebenenfalls in einer Aufspannung flächen genau parallel zueinander und/oder winklig gefräst werden sollen. Auch müssen mit diesen Maschinen an den Werkstücken Bohrungen durchgeführt werden können, die auf einer Linie hintereinander liegen oder unter Einhaltung eines vorbestimmten Winkels zueinander ausgerichtet sein sollen.

Es ist bei den großen Abmessungen der zu bearbeitenden Werkstücke und den dadurch bedingten großen längen des Querbalkens der Portalfräsmaschine unumgänglich, daß der Querbalken an seinen beiden Enden mit getrennten Antrieben bewegt wird, da mit einem Antrieb Verkantungen der Bettschlitten an den Führungsbetten zu erwarten sind. Aber auch bei zwei im Bereich der Bearbeitungstoleranzen genau gleichmäßig arbeitenden Antrieben ist wegen der Steigungs- und Teilungefehler an Zahnrädern und Spindeln bzw. Zahnstangen eine genau senkrechte Bewegung des Querbalkens zu den TUhrungsbetten nicht erzielbar. Stets wird der eine Bettschlitten gegenüber dem anderen vor- oder nacheilen, so daß der Fehler der Lage des Querbalkens in bezug auf die Senkrechte zu seiner Versohleberlchtung in die Bearbeitung des Werkstückes mittels der vom Querbalken getragenen Werkzeuge eingeht.■

Der Erfindung liegt die Aufgabe lugrund·, ein· Portalfräemaeohin· vorgenannter Art derart auszugestalten, daß jtgliohes

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Ausweichen des Querbalkens aus seiner vorbestimmten Führung senkrecht zu den Führungsbahnen als Folge von Teilungs- oder Steigungsfehlern der Zahnräder oder sonstiger Getriebeungenauigkeiten sofort beim Entstehen korrigiert wird.

Die Portalfräsmaschine nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Bettschlitten ein mit einer Genauigkeit sfuhrung im Führungsbett verschiebbarer Meßschlitten angelenkt ist, der einen Steuerwertgeber aufweist, welcher mit einem mit dem Bettschlitten verbundenen Kontaktarm unmittelbar oder über einen ÜbersetzungsBchwenkhebel in Fühlung ist und laufend die Längsverschiebebewegung des Bettschlittens unter Beseitigung einer Verlagerung des Querbalkens aus seiner Stellung genau senkrecht zu seinen Bettführungen regelt. Damit ist gewährleistet, daß der Querbalken genau senkrecht zu der Genauigkeitsführung des einen Führungsbettes verfahren wird und jede Schrägstellung des Querbalkens in bezug auf die Verschiebungsrichtung, gleichgültig durch welche Ursachen, sofort bei der Entstehung gemessen und über den Steuerwertgeber auf das Getriebe des einen Bettschlitten zur Änderung der Antriebsgeschwindigkeit übertragen wird.

Die gegebenenfalls notwendigen Geechwindigkeiteänderungen d«a einen Bettschlitten gegenüber dem zweiten Bettschlitten dee Querbalkens werden mittels der Verschiebegetriebe der Bettschlitten erzielt* Erfindungsgemäß kann das Getriebe des zusammen mit dem Meßsehlitten verschiebbaren Bettschlittens ein echräg-

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yereahntes Zaharädpaar aufweinen,, fife deh«t #i& Rad ächtnalejr als daß andere ist «Ml roh deften iift fcefcttaleret R4d ttit&li eines Totti Steuerwertgeber ger#gelte& Keeslmotoru axial veracbiebbar ist. Damit wird je mtk Größe der Terochie-taQg des echttaaeren Zahnradee über die Schr«ererfiithiitttt& eine kurzzeitige SeschwindigkeitBerböhung oder -erniedrtistittg des tfit dem MeBöchlltten yefbimdenen BettechlittÄQä erhielt, Wodurch Jode in der Stellung des QuerbaUcöM eeiifcr«ch4 Üt de± jtührtmg korrigiert wird.

TJb eine genaue Meeeung &*ä lagefehlers des Querbalkens in seinen Pührungabahnen zu ermöglichen» kann gemäß weiterer Erfindung der Übereetzungsechwenkhebel M einen Ii Bettschlitten ortsfesten Bolzen drehbar sein, dessen eines E&de am Kontaktarm des Bettsohlittens angelenkt lit und dessen anderes Ende sich frei mit Seitenspiel ewiechen zwei Kontakten erstreckt und bei seinem Terschwenken mit (litt einen oder anderen Kontakt in Fühlung koamt und dadurch den ilegelmotor in der einen öder anderen Drehrichtung so lange umlaufen läßt, bis der Schwenkhebel «it dem Kontakt ohne Fühlung ist und der Regelmotor stillgesetzt wird. Auf diese Weise sind z.B. Lagefehler des Querbalkens in seinen Führungsbahnen in der Größenordnung tön hundertel Millimetern registrier- und korrigierbar.

In der Zeichnung ist ein Aueführungsbeispiel nach dir Irfindun« dargestellt. Ss zeigen»

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Pig. 1 in schematiseher Darstellung die Ansicht einer Portalfräsmas ohine mit Unterfluranordnung der Aufspannplatte,

Pig. 2 einen Schnitt durch den Querbalken mit einem Pührungsbett längs der Aufspannplatte in der Ansicht,

Pig. 3 in vergrößerter Darstellung eine Draufsicht auf das eine Ende des Querbalkens mit dem auf dem Pührungsbett verschiebbaren Meßschlitten,

Pig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Meßschlittenanordnung ,

Pig. 5 in schematischer Darstellung das Getriebe zum Antrieb der beiden Bettschlitten des Querbalkens und

Pig. 6 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt entlang der Idnie VI-VI der Pig. 1.

Die Portalfräsmaschine nach den Piguren 1 und 2 besteht u.a. aus dem Querbalken 1, der sich über die unter Plur angeordnete Aufspannplatte 2 erstreckt und sich an seinen beiden Enden über Bettschlitten 3 und 4 auf Pührungsbetten 5 und 6 abstützt. Wie aus der Pig. 2 ersichtlich ist, erstrecken sich die Pührungsbetten 5 und 6 längs der Aufepannplatte 2 beiderseits der Grube Im Stilletand sind zur Erhöhung der Bearbeitungsgenauigkeit die Bettschlitten 3 und 4 mit ihren Pührungsbetten mittels der aus Pig. 6 ersichtlichen, später noch zu beschreibenden Vorrichtung verspannbar.

längs am Querbalken 1 ist mittels des Antriebsmotors 8 über dl· Spindel 9 der Bohr- und Präfeupport 10 verfahrbar, dessen Werkeeugsohieber 11 über den Motor 12 lotreoht in Bohr- und TrKa-

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support 10 verschiebbar ist. Ebenfalls durch den Motor 12 ist die Bohr- und Frässpindel 13 aus dem Werkzeugschieber 11 ausfahrbar. Der Motor 14 dient dem Antrieb der Bohr- und Frässpindel 13.

Der Verschiebung des. Querbalkens 1 längs der Grube 7 dienen die In den Führungsbetten 5 und 6 vorgesehenen Genauigkeitszahn stangen 15 und 16, in die jeweils ein In Pig. 1 nicht dargestelltes, antreibbares Ritzel des zugehörigen Bettsch!ittens 3 und 4 eingreift. Dem Ritzelantrieb dient der aus Fig. 5 ersichtliche Antrieb. Auf diese Welse kann der Querbalken 1 mit beiden Enden zu seiner Längsverschiebung entlang der Grube 7 gleiohmäßig auf den Führungsbetten 5 und 6 verschoben werden.

Es hat sich gezeigt, daß auch bei Einhaltung kleinster Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Zahnräder und der Führungsbahnen an den Führungsbetten und Bettschlitten ein Vor oder Nacheilen eines der beiden Enden des Querbalkens, z.B. als Folge von Steigungs- und Teilungefehlern der Zahnräder, des Vorschubgetriebes oder der Genauigkeiterahnetangen, nicht su vermeiden ist. Folglich schwenkt der Querbalken 1 bei seiner Längsversohiebung aus seiner lage genau senkrecht zu den Führunge bahnen der Bettschlitten aus, womit aber z.B. ein Fräsen von parallelen Bahnen oder ein Sohneiden von Bohrungen genau hintereinander oder In einen reohten Winkel zueinander versetzt nicht ■ehr möglioh 1st.

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Um ein genau gleichmäßiges Verschieben des Querbalkens an seinen beiden Süden zu gewährleisten, ist nur der Bettschlitten 3 mit der insgesamt mit 17 bezeichneten Genauigkeitsführung seitlich geführt, während der Bettschlitten 4 lediglich lotrecht auf dem Führungsbett 6 abgestützt iet. Die gleichmäßige Verschiebebewegung der beiden Enden des Querbalkens 1 soll allein über den Antrieb der beiden Genauigkeitszahnstangen 15 und 16 erfolgen und nicht durch seitliche Führungsbahnen erzwungen werden, da dies gegebenenfalls zu einem Verkanten und sogar zu einer Zerstörung der Führungsbahnen führen kann. Zur Steuerung der Vorschubgeschwindigkeiten der Bettschlitten ist am Bettschlitten 3 der aus Fig. 2 und insbesondere aus Pig. 3 und in einer anderen Ausgestaltung aus Fig. 4 ersichtliche MeSschlitten 18 angelenkt, der ebenfalls in der Genauigkeitsführung 17 verfahrbar ist.

Die seitliche Führung'des Bettschlittens 3 und des Meßschlittens 18 in der Genauigkeitsführung 17 wird mittels am Bettschlitten 3 und am Meßschlitten 18 befestigter Rollenftihrungselementpaare erzielt, von denen das eine Element durch Federkraft an den Führungsbahnen 19 und 20 der Genauigkeitsführung 17 zur Anlage kommt. Wie die Fig. 3 zeigt, ist der Bettschlitten 3 lediglich durch ein Rollenführungselementpaar 21 um ein gewisses Maß um die Achse 22 verschwenkbar seitlich geführt, während der Meßschlitten 18 mittels der Paare 23 und 24 exakt parallel zu den Führungsbahnen 19 und 20 verfahrbar ist.

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An der Konsole 25 des Bettschlittens 3 let der Kontaktarm 26 befestigt, an deseen freiem Ende die Meßuhr 27 angeordnet ist. Der Fühler der Meßuhr 27 ist ständig mit dem als Steuerwertgeber dienenden festen Anschlag 28 des Meßschlittens 18 in Kontakt, so daß ein Verschwenken des Querbalkens 1 um die Achse 22 des Rollenführungselementpaares 21 oder jegliches Verschieben aus seiner Lage senkrecht zu den Führungsbahnen 19 und 20 der Genauigkeitsführung 17 von der Meßuhr 27 registriert und an den Antrieb des Bettschlittens 3 zur Beseitigung seiner Verlagerung aus der Stellung genau senkrecht zu der Genauigkeitsführung weitergegeben wird.

Nach dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Steuerwertgeber 28 des BettSchlittens 3 unmittelbar mit dem Kontaktarm 26 bzw. mit der Meßuhr 27 am Kontaktarm 26 in Fühlung, während nach dem aus Flg. 4 ersichtliohen Aueführungsbeiepiel eines Meßschlittens die Fühlungnahme über einen Übersetzungsschwenkhebel 29 erfolgt, der um den am Bettschlitten 3 ortsfesten Bolzen 30 schwenkbar 1st. Bas eine Ende ist an Kontaktarm 26 des Bettschlitten 3 angelenkt, während das andere Ende sich frei mit Seitenspiel zwischen den zwei Kontakten 31 erstreckt. Die zwei Kontakte 31 sind an jeweils einem Kontaktfinger 32 und 33 vorgesehen. Die Kontaktfinger sind jeweils um eine Achse an ihrem einen Ende schwenkbar. Ihr anderes Ende liegt über jeweils einen Kontakt an den

einander sugekehrten Seiten der Kontaktfinger 32 und 33 an dea in seiner Dioke einstellbaren Mittenanschlag 34 unter

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Pederdruck an. Die Druckfeder 35 oder 36 stützt sich einerseits an dem freien Ende des Kontaktfingers 32 oder 33, andererseits an dem am Meßschlitten 18 vorgesehenen Anschlag 37 oder 38 ab. Mittels dieser Ausgestaltung der Kontaktfinger 32 und 33 kann der Abstand zwischen den Kontakten 31 und den zugehörigen Kontakten des Übersetzungsschwenkhebels 29 genau eingestellt werden, indem lediglich die Mittenanschläge 34 in ihrer Dicke entsprechend justiert werden.

Ss sei angenommen, daß der Querbalken 1 genau senkrecht zu den Führungsbahnen 19 und 20 ausgerichtet und mit seinen Pührungsbetten 5 und 6 mittels der aus Pig. 6 ersichtlichen Klemmvorrichtung verspannt ist. Infolgedessen befinden sich auch der Kontaktarm 26 nach Pig. 3 und der Übersetzungsschwenkhebel 29 nach Pig. 4 in der eingezeichneten Mittelstellung. Ist beabsichtigt, den Querbalken 1 längs der Grube 7 zu verfahren, um gegebenenfalls nacheinander mehrere Plächen genau parallel zueinander an einem auf der Aufspannplatte 2 befestigten Werkstück zu fräsen, so wird die Klemmung nach Pig. 6 hydraulisch gelöst, indem ein Druckmittel den Kolben 39 gegen den Druck der Peder 40 im Zylindergehäuee 41 verschiebt, wodurch der mit dem Kolben 39 über eine Kolbenstange verbundene Konusbolzen 42 und damit auoh der Gegenkonusbolzen 43 aus den Klemmbacken 44 und bzw. 46 und 47 herausrückt, welohe zuvor mit ihren Stirnfläohen unter dem Druok der Peder 40 an den TUhrungebahnen 19 und 20 des Genaulgkeitefuhrung 17 zur Anlage gekommen waren, Mittels dieser oder einer ähnlichen Klemmvorrichtung können die Betteohlitttn

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und 4 mit ihren Fühmngsbetten sowohl in längs- als auch in Querrichtung bei Stillstand des Querbalkens 1 klemmen.

Wird der Antrieb zur längsverSchiebung des Querbalkens 1 in Tätigkeit gesetzt, so werden sowohl der seitlich über das Rollenführungselementpaar 21 geführte Bettschlitten 3 als auch der seitlich nicht geführte Bettschlitten 4 mittels der Zahnstangentriebe 15 und 16 auf ihren Führungsbetten 5 und 6 verschoben. Der Antrieb erfolgt über das aus Fig. 5 ersichtliche Getriebe.

Die kraftschlüssige Drehverbindung zwischen dem gemeinsamen Antriebszahnrad 48 und den beiden Bettschlitten 3 und 4 erfolgt für den Bettschlitten 3 über das schrägverzahnte Zahnradpaar 49» 50. Das schmalere Bad 50 ist mittels des vom Steuerwertgeber geregelten Regelmotors 51 über die Spindel 52 und die Gabel 53 auf dem breiteren Rad 49 verschiebbar. Der Antrieb des BettSchlittens 4 erfolgt über das geradverzahnte Zahnradpaar 54 und 55. Die Umdrehungen der Abtriebeweile der beiden Zahnradpaare 49» 50 und 54« 55 werden über jeweils einen Kegeltrieb 56, einen Sohneokentrieb 57 und ein OberSetzungsgetriebe 58 auf jeweils iwel Zahnetangenriteel 59 und 60 übertragen, von denen das Ritzel 60 zu* spielfreien EinJustieren der beiden Ritzel zueinander auf einer Exzenterbuchse angeordnet iet.

Sollte Del der längtverzohiebung einer der beiden Bettschlitten 3 oder 4 de· Querbalken« 1 sohneller ale der andere getrieben

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werden, so daß der Querbalken 1 aus seiner Lage genau senkrecht zu den Führungsbahnen der Genauigkeitsführung 17 verschwenkt, d.h, der Querbalken 1 um die Achse 22 des Rollenführungselementpaares 21 schwenkt, da eine seitliche Führung für den Querbalken 1 nicht vorhanden ist, so wird sich die Schwenkbewegung am Steuerwertgeber entsprechend seinem Abstand von der Drehachse 22 vergrößert bemerkbar machen.

Wach dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 3 wird die Meßuhr 27 je nach der Schräglage des Querbalkens gegenüber seiner Normalstellung einen größeren oder kleineren Ausschlag zeigen, der bei Überschreiten eines Schaltpunktes den Regelmotor 51 am Verstellgetriebe einschaltet. Damit wird das schrägverzahnte Zahnrad 50 mittels der von der Spindel 52 verschobenen Gabel 53 auf dem Zahnrad 49 um ein gewisses Maß verschoben, was die Drehzahl des Zahnstangenritzele während der Verschiebung der Zahnräder 49, 50 relativ zueinander erhöht oder erniedrigt, je nachdem, in welcher Richtung der Ausschlag der Meßuhr 27 erfolgt ist. Ist die Normallage des Bettschlittens 3 und damit die Ausrichtung des Querbalkens genau senkrecht zu seinen Führungsbahnen wieder erreicht, so wird selbsttätig bei überschreiten des Schaltpunktes der Meßuhr 27 der Regelmotor 51 wieder abgestellt.

Das gleiche wird mittels der Meßschlittenanordnung nach Pig. erreicht, mit dem Unterschied, daß durch den doppelarmigen Übersetzungsschwenkhebel 29 tine Vergrößerung des wirklichen

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Schwenkwinkels des Querbalkens in Abhängigkeit von den Armlangen zwischen dem Drehpunkt 30 und der Anlenkstelle mit dem Eontaktarm 26 des Bettschlittens 3 einerseits und dem Drehpunkt 30 und den Kontakten 31 andererseits erfolgt. Ist das Verhältnis z.B. 1:10, so verschwenkt das freie Ende des Über-Setzungsschwenkhebels 29 um das Zehnfache gegenüber dem Schwenkweg der Kuppelstelle zwischen dem Eontaktarm 26 und dem Übersetzungeschwenkhebel 29. Da über die sehr fein einstellbaren Mittelansohläge 34 weiterhin eine genaue Einjustierung der Abstände zwischen den Eontakten 31 gegenüber ihren Gegenkontakten möglich ist, ist mittels der Vorrichtung nach Fig. 4 eine empfindliche Steuerung der Verschiebung des Querbalkens möglich. Dementsprechend wird infolge einer auch nur geringfügigen Verschiebung dee Querbalkens 1 aus seiner Normallage senkrecht zu den Führungebahnen der Übersetzungsschwenkhebel 29 mit einem der Eontakte 31 in Fühlung kommen, was den Regelmotor 51 in der einen oder anderen Drehrichtung so lange umlaufen läßt, bis der Schwenkhebel mit diesem Eontakt ohne Fühlung ist, was wiederum den Regelmotor 51 stillsetzt.

Hit Hilfe dieser Regelvorrichtung ist damit ein Fräsen von genau parallel zueinander auegerichteten Flächen an einem Werkstück oder das Sohneiden von mehreren genau hintereinander oder in einem Winkel zueinander versetzt vorzusehenen Bohrungen gewährleistet. Weder unkontrollierbare Reibungevtroältnltf« zwlaohen den einzelnen Maschinenteilen noch Teilungs- oder Steifune·- fehler in den Antriebeeleeenten der Verstellgetriebe köBBtn ein

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stärkeres Vor- oder JJacheilen eines der "beiden Enden des Querbalkens 1 verursachen; denn sollte der Querbalken auch, nur um ein geringes Maß aus der Normalstellung verschwenken, so erfolgt eine kurzzeitige Änderung der Vorschubgeschwindigkeit des Bettschlittens 3, womit der Querbalken 1 wieder in seine lormallage verfahren wird. Bei Erreichung der genauen Winkelstellung des Querbalkens zu seinen Führungsbahnen werden die beiden Bettschlitten 3 und 4 wieder mit gleicher Vorschubgeschwindigkeit getrieben, womit der Regelvorgang beendet ist.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1» Portalfräsmaschine, deren sich über die in einer Grube angeordnete Aufspannplatte erstreckender Querbalken mit seinen Enden auf Bettschlitten befestigt ist, die mit seitlichem Bewegungsspiel auf beiderseits der Grube vorgesehenen Führungsbetten mittels Zahnstangen- oder Spindelgetrieben gemeinsam yerfahrbar und im Stillstand mit den Führungsbetten verspannbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Bettschlitten (3) ein mit einer Genauigkeit sführung im Führungsbett (5) verschiebbarer Meßschlitten (18) angelenkt ist, der einen Steuerwertgeber (28, J1) aufweist, welcher mit einem mit dem Bettschlitten (3) verbundenen Eontaktarm (26) unmittelbar oder über einen Übersetzungsschwenkhebel (29) in Fühlung ist und laufend die Längsverschiebebewegung des Bettschlittens (3) unter Beseitigung einer Verlagerung des Querbalkens (1) aus seiner Stellung genau senkrecht zu seinen Bettführungen (19, 20) regelt.
2. Portalfräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe des zusammen mit dem Meßschlitten (18) verschiebbaren Bettschlittens (3) ein schrägverzahntes Zahnradpaar (49, 50) aufweist, von denen ein Rad schmaler als das andere ist und von denen das schmalere Rad (50) mittels eines vom Steuerwertgeber (28, 31) geregelten Regelmotors (51) axial verschiebbar ist.

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3. Portalfräsmaschine nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungsschwenkhebel (29) um einen im Bettschlitten (3) ortsfesten Bolzen (30) drehbar ist, dessen eines Ende am Eontaktarm (26) des Bettschlittens (3) angelenkt ist und dessen anderes Ende sich frei mit Seitenspiel zwischen zwei. Kontakten (31) erstreckt und bei seinem Verschwenken mit dem einen oder anderen Kontakt (31) in SHihlung kommt und dadurch den Regelmotor (51) in der einen oder anderen Drehrichtung so lange umlaufen läßt, bis der Übersetzungsschwenkhebel (28) mit dem Kontakt (31) ohne Fühlung ist und der Regelmotor (51) stillgesetzt wird.

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L e e r s e ί t e