DE3115586A1 - Palettenarretiervorrichtung in einer werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Case 8010F

CINCINIiATI MILACEOIT INC., 4701 Marburg Avenua, Cincinnati, Ohio 4-5 209, USA

Palettenarretiervorrichtung in einer Werkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft Werkzeugmaschinen, insbesondere solche mit austauschbaren Paletten, die an einer an das Hauptmaschinengestell angrenzenden Palettenaufnehmerbasis befestigt oder arretiert werden.

Der Austausch von Paletten an einer Werkzeugmaschine ist eine gut entwickelte Technik, bei der Paletten mit einer herkömmlichen Maschinenarretierfläche zur Anpassung von Werkstücken an die Werkzeugmaschine verwendet werden können. Durch die Verwendung von herkömmlichen Paletten kann daher ein erstes Werkstück von einem Schneidwerkzeug der Werkzeugmaschine bearbeitet werden, während ein zweites Werkstück an einer von der Werkzeugmaschine entfernt gelegenen Stelle an einer Palette befestigt werden kann zum nachfolgenden Austausch gegen ein fertiggestelltes Werkstück. Der Austausch der Werkstückpalleten kann durch Palettenweehselvorrichtungen automatisch oder durch eine Bedienungsperson von Hand ausgeführt erfolgen.

Die endgültige Arretierung und Festlegung der Palette gegenüber der Werkzeugmaschine ist von kritischer Wichtigkeit, wobei in der Technik eine Vielzahl von Palettenfestlegungsvorrichtungen angewendet wurde. Eine bei der US-PS 3 054 333 verwendete frühere Anordnung besteht aus mehreren konischen Festlegungsstiften auf einer Aufnehmerbasis und einer gleichen Anzahl von passenden konischen Buchsen auf der Unterseite einer Palette, wobei diese durch einen Klemmkolben in eine Buchsen-Stiftverbindung nach unten geklemmt wird. Es besteht eine Analogie

zwischen der Vorrichtung nach dieser Patentschrift und anderen ähnlichen Arten von mit "Schusstift" arbeitenden Festlegungsvorrichtungen, die einen sich konisch verjüngenden Stift in eine hiermit zusammenwirkende Buchse einführen, um ein Teil gegenüber dem anderen festzulegen. Das Problem bei der Verwendung eines derartigen Mechanismus zur endgültigen Arretierung einer Palette auf einer Aufnehmerbasis besteht darin, dass es schwierig ist, Stifte und Buchsen so auszufluchten, dass die Palette in einer waagerechten Ebene nivelliert ist, und die Stifte und Buchsen so festzulegen, dass sie bezüglich der radialen Festlegung gegenüber dem Stift nicht im Widerstreit stehen. Zusätzlich sei hervorgehoben, dass bei Auftreten von unvermeidlichem Verschleiss in einem oder mehreren Stift-Buchsensätzen die PaU ette gegenüber der Waagerechten gekippt wird und ihre Ausfluchtung des senkrechten Stapels aus Aufnehmerbasis, Palette und Werkstück verliert.

Eine zweite bisherige Palettenarretiervorrichtung ist in der US-PS 3 54-3 392 angegeben, bei der eine Aufnehmerbasis und die Palletenunterseite jeweils mit einer Hälfte einer mehr-, zahnigen Flächenkupplung mit je einer Vielzahl von zusammenpassenden Zähnen versehen ist. Die trennbaren Eupplungshälften verringern und verteilen den Verschleiss an den Kupplungszähnen, was die Genauigkeit der Stapelhöhe und die Niveaulage der Palette gegenüber der Werkzeugmaschine aufrecherhält. Jedoch ist die Flächenanordnung teuer in der Herstellung. Auch ist es schwierig, Palettenkupplungshälften herzustellen, die in gleicher Weise mit der Kupplungshälfte der Aufnehmerbasis zusammenpassen.

Die Erfindung vermeidet die diesen Arten von bisherigen Vorrichtungen eigenen Schwierigkeiten durch einen Mechanismus mit einer Stift- und Buchsenkombination für die Ausfluchtung bei gleichzeitiger Anwendung von steifen, starren Lagerflachen für das abschliessende Klemmen und Festlegen der Palette gegenüber der Aufnehmerbasis.

Eine Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Palet tenarretiervorrichtung, die eine Palette gegenüber einer Aufnehmerbasis genau ausfluchtet und eine den Bearbeitungskräften widerstehende steife Festlegungsfläche vorsieht.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Stift- und Buchsenarretiereinrichtung, die den Verschleiss an der Stift-Buchsengrenzfläche ausgleicht.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Palettenarretiervorrichtung, die den Verschleiss auf einer grossen Fläche im geklemmten Stapel aus Arretierbasis, Palette und Werkstück verteilt, um eine gesamte Stapelhöhengenauigkeit einzuhalten.

Die Erfindung ist ausgeführt bei einer Werkzeugmaschine mit einer Palettenwechselvorrichtung, mit einer Palettenaufnahmevorrichtung zur Aufnahme von herkömmlicher Paletten von der Palettenwechselvorrichtung und mit einer Einrichtung zum Klemmen und Freigeben einer Palette an der Palettenaufnahmevorrichtung zu den Wechselzeiten. Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine erste starre Festlegungsfläche an der Aufnehmerbasis in Form von Verschleissauflagen oder alternativ Verschleisstäben, und durch eine zweite hiermit zusammenarbeitende starre Fe'stlegungsflache an der Palette zur Berührung der ersten Festlegungsfläche, wenn die Palette nach unten geklemmt wird. In der Palette ist eine Arretierbuchse vorgesehen, die daran durch eine Membranfeder befestigt ist, die zum Tragen der Buchse eine nachgiebige Befestigungseinrichtung bildet. Ein Arretierstift ist starr an der Palettenaufnähmevorrichtung vorgesehen und hat eine konische Spitze. Die Arretierbuchse ist mit einer zusammenpassenden konischen Ausnehmung versehen, ' die den Arretierstift aufnimmt, wenn die Palette nach unten geklemmtwird. Während eines ersten Teils der nach unten erfolgenden Klemmbewegung ergreift die Arretierbuchse die Spitze des Arretierstifts. Während eines zweiten Teils des fortgesetzten nach unten erfolgenden Klemmhubs biegt sich die Arretierbuchse auf Grund der nachgiebigen Membranfeder durch und

gestattet eine Berührung der starren Festlegungsfläche der Pallete mit der Aufnehmerbasis. Hierdurch, wird eine genaue Ausfluchtung um den starren Arretierstift und ein starres Klemmen der Palette auf den Festlegungsflächen erzielt und den Bearbeitungskräften Widerstand geleistet. Jeglicher Verschleiss der Spitze des Arretierstifts oder der hiermit zusammenpassenden Arretierbuch.se wird durch die die Arretierbuchse tragende nachgiebige Membranhalterung ausgeglichen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schrägansicht einer die Erfindung anwendenden Werkzeugmaschine ;

Fig. 2 eine Draufsicht der Palettenaufnahmevorrichtung von Fig. 1 in Richtung des Pfeils 2 von Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt 3-3 von Fig. 2 durch die Palettenaufnahmevorrichtung;

Fig. 4- einen Schnitt 4—4· von Fig. 2;

Fig. 5 eine alternative Ansicht der Elemente von Fig. 4- in nicht geklemmter Stellung;

Fig. 6 eine Ansicht 6-6 der Arretierbuchse von Fig. 5·

Fig. 1 zeigt eine Werkzeugmaschine 10 mit einer Palettenwechselvorrichtung 11 einschliesslich einer geradlinigen Gleitbahn 12 mit einer nicht gezeigten Transportvorrichtung zum Verschieben und Zuführen einer Palette 13 zu einer Pal ettenaufnahmevorrichtung 14-, die in unmittelbarer Nähe an dem Werkzeugmaschinen-

Untergestell 15 festgelegt ist. Die Palettenwechselvorrichtung

Drehkann alternativ eine automatische vorrichtung sein oder durch eine Vorrichtung mit ausschliesslich manueller Funktion ersetzt werden. Das Werkzeugmaschinenuntergestell 15 trägt eine Schneid-

werkzeugspindel 16 und ein Schneidwerkzeug 17, das eine Vielzahl von Bearbeitungsvorgängen an einem nicht gezeigten Werkstück ausführen kann. Die Werkstücke werden entfernt von der Verkzeugmaschine an einer Vielzahl von herkömmlichen Paletten 13 befestigt, die selektiv an der Palettenaufnahmevorrichtung ausgewechselt werden. Die Palettenaufnahmevorrichtung 14 hat eine Aufnahmebasis 18, auf der die Palette 13 geklemmt und xi/ährend des Bearbeitungsvorgangs bezüglich der Aufnahmebasis 18 festgehalten wird. Die Aufnahmebasis 18 ist kreisförmig und durch einen nicht gezeigten Antrieb gegenüber einer Aufnehmerunterbasis 19 drehbar, die gegenüber dem Maschinenuntergestell 15 feststeht. Die Aufnehmerbasis 18 muss aber nicht drehbar sein, wobei diese Drehbarkeit nicht Teil der Erfindung ist. Die Aufnehmerbasis 18 ist mit mehreren festlegenden Verschleisstiften 20 versehen, an denen während der Bearbeitungsvorgänge der unterste Rand 21 einer Palettenklemmleiste 22 geklemmt wird. Während die Verschleisstifte 20 voneinander getrennt dargestellt sind, können zwei der in Fig. 1 gezeigten Verschleisstifte durch längsverlaufende Verschleisstreifen ersetzt werden, die einen ähnlichen Querschnitt haben und sich über zwei Stiftansätze 23 parallel zur Aufnehmergleitbahn 24 erstrecken. Die Aufnehmergleitbahn 24 ist natürlich parallel zur dem Austausch dienenden Gleitbahn 12 und ist bewegbar ausgehend von einer dargestellten obersten Stellung, in der die Oberseite 25 der Aufnehmergleitbahn 24 niveaugleich mit der Oberseite 26 der Gleitbahn 12 ist zur Aufnahme einer ankommenden Pallete 13. Danach ist die Aufnehmergleitbahn 24 senkrecht bewegbar zum nach unten erfolgenden Klemmen der Palettenklemmleiste 22 auf die Verschleisstifte 20 der Aufnehmerbasis 18. Die aufwärts- und abwärtsarbeitende Vorrichtung wird im einzelnen in Verbindung mit der Schnittdarstellung von Fig. 3 beschrieben.

Die Draufsicht von Fig. 2 zeigt die Aufnehmerbasis 18 mit mehreren darauf vorgesehenen Ansätzen 23» die bearbeitet sind und zum Tragen einer geklemmten Palette 13 mit Verschleissstiften 20 versehen sind. Die seitlichen Ränder 27, 28 der

Aufnehmergleitbahn 24 verlaufen parallel und mit gleicher Breite zur den Austausch dienenden Gleitbahn 12, so dass eine sich bewegende Palette 13 kontinuierliche Gleitbahnen vorfindet. In der Aufnehmerbasis 18 sind zwei Festlegungsstifte 29 vorgesehen, die sich durch Dichtungen 30 in der Aufnehmbergleitbahn 24 erstrecken. Die ITestlegungsstifte 29 sind beiderseits einer zentralen senkrechten Achse 31 der Aufnehmergleitbahn 24 angeordnet.

Der Schnitt von Fig. 3 durch die Achse. 31 der Aufnehmerbasis zeigt, dass diese im allgemeinen aus einem mit einem kreisförmigen Flansch versehenen Unterteil 32 besteht, das in einen ebenfalls kreisförmigen zentralen Hauptteil 33 übergeht.

Der Hauptteil 33 hat eine eine Zylinder bildende Zylinderbohrung 34 für einen eng eingepassten Kolben 35· Die Zylinderbohrung erstreckt sich von einer oberen Fläche 36 der Aufnehmerbasis 18 zu einer unteren Fläche 37 * die in der Zylinderbohrung eine Schulter bildet. Durch die Aufnehmerbasis 18 erstreckt sich eine zweite Bohrung 38 von einer untersten Fläche 39 zirp unteren Fläche 37 der Zylinder bohrung 34 zur Führung des darin aufgenommenen Kolbens 35. Der Kolben 35 hat einen in die Zylinderbohrung 34 eingepassten mittleren Kolbendurchmesser 40 und sich entgegengesetzt erstreckende Führungsenddurchmesser 41, 42, die sich nach unten durch die zweite Bohrung 38 bzw. nach oben durch eine dritte Bohrung 43 erstrecken. Die dritte Bohrung 43 erstreckt sich durch einen Zylinderdeckel 44, der in der obersten Fläche 36 der Aufnehmberbasis 18 aufgenommen ist. Der Zylinderdeckel 44 dient zum Einschliessen des Kolbens 35 und zur Begrenzung von dessen Aufwärtsbewegung, die an einem Führungsteil 45 angehalten wird, der am Zylinderdeckel 44 ausgebildet ist und sich in die Zylinderbohrung erstreckt. Im Aufnehmerunterteil 18 und im am Ende angeordneten Zylinderdeckel 44 sind geeignete hydraulische Öffnungen 46, 47 ausgebildet zur Verbindung mit einem hydraulischen Druckmittel zum Anheben und Absenken des Kolbens 35- Der obere Führungsdurchmesser 42 des Kolbens 35 hat einen noch kleineren Führungsenddurchmesser 48, der sich hiervon erstreckt und der

in einerBohrung 49 der Aufnehmergleitbahn 24 aufgenommen ist. Die Aufnehmergleitbahn 24 ist eine im allgemeinen rechteckige Platte um die zentrale Bohrung 49- Schrauben 50 dienen zur Befestigung der Aufnehmergleitbahn 24 am Kolben 35. An der Aufnehmergleitbahn 24 ist eine ringförmige Schürze 51 vorgesehen, die sich um den Zylinderdeckel 44 nach unten erstreckt und als Staubdichtung wirkt. Gemäss I¹Xg. 3 hat die Pal te 13 einen im allgemeinen rechteckigen Querschnitt mit einer Gleitbahnausnehmung 52 in ihrer Unterseite 53· An der Unterseite der Palette 13 sind zwei Klemmleisten 22 durch Schrauben 54 so befestigt, dass die Pal te, einmal in ihre Stellung an der Aufnehmergleitbahn 24 geschoben, zusammen mit der Aufnehmergleitbahn 24 auf-und abbewegbar ist. Die Klemmleisten 22 erstrecken sich längs der Unterseite 53 der Aufnehmergleitbahn 24. Ein geringes Spiel 55 besteht zwischen der Oberseite 25 der Aufnehmergleitbahn 24 und der Gleitbahnausnehmung 52 in der Palette 13. Auf der Aufnehmerbasis 18 sind mehrere um die zentrale Achse 31 gleichmässig angeordnete Ansätze 23 ausgebildet, die zur Aufnahme eines Führungsdurchmessers 57 eines Paletten feststellenden Verschleisstifts 20 eine geeignete Bohrung 56 aufweisen. Der Verschieisstift 20 hat einen auf der Oberseite 59 des Ansatzes 23 aufgesetzten Kopf 58. Der zylindrische Kopf 58 des "Verschleisstifts 20 ist um einen Abschnitt 60 so ausgenommen, dass nur der unmittelbar unter der Aufnehmergleitbahn 24¹ befindliche Teil 61 des Kopfs 58 die Klemmleiste 22 der Palette 13 berührt. Fig. 3 zeigt den Kolben 35 in der untersten, geklemmten Stellung, in der die Aufnehmergleitbahn 24 in gleicher Weise in ihre unterste Stellung gedruckt wird, wobei die Klemmleiste 22 der Palette 13 am Verschleissstift 20 eingefangen ist.

Der durch den Festlegungsstift 29 von Fig. 2 gelegte Schnitt von Fig. 4 zeigt, dass der Festlegungsstift 29 einen zylindrischen Flansch 62 hat, der an der Oberseite 63 des an der Aufnehmerbasis 18 vorgesehenen speziellen Ansatzes 64 positioniert ist. Der Festlegungsstift 29 hat einen zylindrischen Hauptteil 65j der.sich vom Flansch 62 aus erstreckt und in eine konische Verjüngung 66 am Ende 67 des Festlegungsstifts 29 übergeht.

Der llauptteil 65 des Festlegungsstifts 29 erstreckt sich, durch eino elastomere Dichtung 68, die in einer in der Aufnehmergleitbahn vorgesehenen Senkbohrung 69 durch, einen Dichtungshaltor 70 und Schrauben 7Λ befestigt ist. Die Senkbohrung 69 ist konzentrisch zu einer in der Aufnehmergleitbahn 24· vorgesehenen Spielbohrung 72, durch die der Festlegungsstift 29 hindurchtritt. Die Palette 13 hat ein Buchsenglied 73» das in einer in seiner G-leitbahnausnehmung 52 vorgesehenen Senkbohrung 74- angeordnet und durch Stifte 75 sowie Schrauben 76 befestigt ist. Das Buchsenglied 73 hat einen dicken zylindrischen Rand 77₅ der sich zu einem zentralen zylindrischen Steg 78 verdünnt, der eine Membranfeder bildet. Diese ist in radialer Richtung gegenüber dem Rand 77 verhältnismässig steif und gegenüber dem Rand 77 axial bewegbar und nachgiebig. Der Steg 78 endet an einem inneren Buchsenteil 79 ·> in dem eine konische Buchse spanabhebend ausgebildet ist, die der konischen Verjüngung 66 des Festlegungsstifts 29 entspricht. Venn somit die Palette 13 durch den Zug der Aufnehmergleitbahn 24- an der Klemmleiste 22 nach unten geklemmt ist, ergreift die Buchse 80 den i'estlegungsstift 29 und erzielt eine genaue Ausfluchtung der Palette 13 auf dem Festlegungsstift 29 in radialer Richtung. In der dargestellten Ansicht ist der membranförmige Steg 78 geringfügig belastet. Die Durchbiegung ist aber nicht wahrnehmbar und hat im allgemeinen einen verfügbaren Bereich in der G-rössenordnüng von einigen hunderstel Millimeter (1/1000 Zoll), von der nur ein Teil ausgenutzt wird. Die endgültige senkrechte Festlegung der Palette wird herbeigeführt und aufrechterhalten durch die Berührung der Klemmleiste 22 an der starren Festlegungsfläche 81 des Verschleisstifts 20 und nicht in Abhängigkeit von der senkrechten Positionierung der Buchse 80 am Festlegungsstift 29· Auf diese Weise kann die gesamte Stapelhöhe der Anordnung, d. h., der Aufnehmerbasis, der Palette und des nicht gezeigten Werkstücks, gegenüber der Werkzeugmaschine aufrechterhalten werden. Der abwärts gerichtete Klemmhub des Kolbens 35 von Fig. 3 bewirkt den Eingriff der Buchse 80 und des !Feststellstifts 29 in einem ersten Teil des Abwärtshubs. Im Anschluss daran gestattet die nachgiebige Buchse 80 für den Feststellstift das nach unten erfolgende

Klemmen der Palette 13 auf den starren Verschleisstiften 20 an der Aufnehmerbasis 18 während des abschliessenden Teils des Kolbenhubs.

Jig. 5 zeigt die Elemente von Fig. 4 in der obersten Stellung, wobei die Oberseite 25 der Aufnehmergleitbahn 24 an der Gleitbahnausnehmung 52 in der Palette 13 anliegt und die Oberseite 25 mit dem oberen Ende 67 des Festlegungsstifts 29 ausgefluchtet ist. Es ist somit ersichtlich, dass die elastomere Dichtung 68 der Aufnehmergleitbahn 24 während des Aufwärtshubs an der konischen Verjüngung 66 des Feststellstifts 29 anliegt. Die Dichtung 68 bildet somit einen Verschluss um das Ende 67 der Feststellstifts 29 und verhindert das Eintreten von Verunreinigungen zur kritischen festlegenden Verjüngung 66* während der Palettenaustauschvorgänge, wenn die Oberseite 67 des Feststellstifts 29 freiliegt.

Fig. 6 zeigt das Buchsenglied 73 und dessen jeweilige zylindrische Elemente 77 ■> bis 80, wobei das Buchsenglied 73 durch Stifte 7!p und Schrauben 76 in der Senkbohrung 74 der Pallete befestigt ist.

Wie bei der Beschreibung von Fig. 1 angegeben, können die beiden auf einer gemeinsamen Seite der Aufnehmergleitbahn 24 liegenden Verschleisstifte 20 durch einen längsgerichteten Stab ersetzt werden, dessen Querschnitt gleich dem dargestellten Profil des Stiftkopfs 78 von Fig. 3 ist. Hierdurch wird eine grössere Oberfläche zur Verschleissverteilung während der Lebensdauer der Palettenaufnahmevorrichtung 14 geschaffen.

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Leerseite

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D-8023 Munchen-Puilach. Wiener Str. 2; ^sI. ;C20) 7 93 30 ΓΙ: Te!jx 5 212 117 brc d; Cables: «Patentibtjs»-München

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Diplom Ingenieure

case 8OIOF ^Ta9^;l6. April I98I

Your ref.: Date:

1) Die mit der Anmeldung und im Laufe des Verfahrens eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsversuche ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes .

2) In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen₅gegenständlichenSchutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

3) Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung offenbarte Merkmale von erfindungswesentlicher Bedeutung zu beanspruchen; insbesondere beabsichtigt die Anmelderin, auf in den Unterlagen

' etwa offenbarte neue Stoffe Stoffansprüche zu richten.

Claims (4)

Karl A. ΠΠ/^ΟΓ D Karl ΠΠΑί^Ρ Diplom Ingenieure D-S023 Munchen-Pullach. Wiener Str 2. Tel (CSS; 7 93 30 71; Τε'.οχ 5 212 Vl bros c1. Cables «Patentibus» München BROSED Ka BROSE ntibus» München ihrze,chen· 8010Ϊ Ta9:l6. April 1981 Yourref.: Date: CINCINNATI MILACRON INC., 4701 Marburg Avenue, Cincinnati, Ohio 45 209, USA Patentansprüche

1. ^Pal.ettenarretiervorrichtung in einer Verkzeugmaschine mit einer Palettenwechselvorrichtung, mit einer PalettenaufηahmeVorrichtung einschliesslich einer Basis zur Aufnahme einer Palette von der Palettenwechselvorrichtung und mit einer Einrichtung zum Klemmen und Freigeben der Palette an der Aufnahmevorrichtung zu gewählten Wechselzeiten, gekennzeichnet durch eine erste starre Pestlegungsflache (81) an der Basis (18) der Palettenaufnahmevorrichtung, durch eine zweite starre Pestlegungsflache (21) an der Palette (13), durch eine Arretierbuchse (80) an der Palette (13) oder an der Palettenaufnahmevorrichtung (18), durch einen zur Arretierbuchse (80) passend geformten Arretierstift (29) an der Palettenaufnahmevorrichtung (18) oder an der Palette (13), und durch eine den Arretierstift (29) oder die Arretierbuchse (80) tragende nachgiebige Befestigungseinrichtung (73» 78), wobei

die Palette durch. Eingriff des Arretierstifts (29) und der Arretierbuchse (80) während eines ersten Teils der Bewegung der Klemmeinrichtung (73, 78) bewegt und ausgefluchtet sowie anschliessend daran durch Berührung der ersten und der zweiten starren Eläche (81] 21) während eines zweiten Teils der Bewegung der Klemmeinrichtung (73, 78) stationär gehalten und geklemmt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung (73, 78) eine Membranfeder (78) aufweist.

3. Vorrichtung nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Arretierstift (29) eine konische Spitze (66) und die Arretierbuchse (80) eine konische Bohrung aufweisen.

4. Vorrichtung nach. Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Iestlegungsflache (81; 21) eben sind.