CH661235A5

CH661235A5 - Span range for machine tools.

Info

Publication number: CH661235A5
Application number: CH5816/83A
Authority: CH
Inventors: Martinus Leonardus Verhoeven
Original assignee: Walker Hagou Bv
Priority date: 1983-06-24
Filing date: 1983-10-27
Publication date: 1987-07-15
Also published as: JPS6130352A; IT1196152B; IT8421495A0; FR2548945B1; FR2548945A1

Description

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PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS

1. Spannpalette für Werkzeugmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine elektro-permanent-magnetische Aufspannplatte (3) aufweist. 1. clamping pallet for machine tools, characterized in that it has at least one electro-permanent-magnetic platen (3).

2. Spannpalette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektro-permanentmagnetische Aufspannplatte (3) über ihrer Spannfläche (4) verteilt Gewindebohrungen (5) zur Aufnahme von mechanischen Spannelementen aufweist. 2. Clamping pallet according to claim 1, characterized in that the electro-permanent magnetic platen (3) over its clamping surface (4) distributed threaded holes (5) for receiving mechanical clamping elements.

3. Spannpalette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebohrungen (5) auf der Spannfläche (4) rasterförmig angeordnet sind. 3. clamping pallet according to claim 2, characterized in that the threaded holes (5) on the clamping surface (4) are arranged in a grid.

4. Spannpalette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei zueinander senkrechte elektro-permanentmagnetische Aufspannplatten (13,14) aufweist, deren Spannflächen (11,12) aufeinander zu weisen. 4. Clamping pallet according to one of claims 1 to 3, characterized in that it has at least two mutually perpendicular electro-permanent magnetic clamping plates (13, 14), the clamping surfaces (11, 12) of which face one another.

5. Spannpalette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei parallele elektro-permanentmagnetische Aufspannplatten (7, 8) mit voneinander weg weisenden Spannflächen (9; 10) aufweisen. 5. Clamping pallet according to one of claims 1 to 3, characterized in that they have two parallel electro-permanent magnetic platen (7, 8) with mutually facing clamping surfaces (9; 10).

6. Spannpalette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie quaderförmig ausgebildet ist, wobei mehrere Seitenflächen des Quaders Spannflächen (4) darstellen, die jeweils von elektro-permanentmagnetischen Aufspannplatten (3) gebildet sind. 6. Clamping pallet according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is cuboid in shape, wherein a plurality of side surfaces of the cuboid represent clamping surfaces (4), each of which is formed by electro-permanent magnetic clamping plates (3).

7. Spannpalette nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens vier nebeneinander liegende Seitenflächen des Quaders als Spannflächen (4) ausgebildet sind. 7. clamping pallet according to claim 6, characterized in that at least four side faces of the cuboid lying next to one another are designed as clamping surfaces (4).

8. Spannpalette nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vier vertikalen Seitenflächen des Quaders als Spannflächen (4) ausgebildet sind. 8. clamping pallet according to claim 6 or 7, characterized in that the four vertical side surfaces of the cuboid are designed as clamping surfaces (4).

9. Spannpalette nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen kubusförmig ausgebildet ist. 9. clamping pallet according to one of claims 6 to 8, characterized in that it is substantially cubic.

10. Spannpalette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der elektro-permanentmagnetischen Aufspannplatten (3) von den übrigen Aufspannplatten elektrisch und magnetisch getrennt ist. 10. Clamping pallet according to one of the preceding claims, characterized in that each of the electro-permanent magnetic platen (3) is electrically and magnetically separated from the other platen.

11. Spannpalette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der elektro-permanentmagnetischen Aufspannplatten (3) über die gesamte Spannfläche (4) magnetisch oder neutral ist. 11. Clamping pallet according to one of the preceding claims, characterized in that each of the electro-permanent magnetic clamping plates (3) over the entire clamping surface (4) is magnetic or neutral.

Die Neuerung betrifft eine Spannpalette für Werkzeugmaschinen. Solche auswechselbaren Spannpaletten dienen zur Erleichterung des Auswechseins von Werkstücken zur Verwendung bei Werkzeugmaschinen. Hierbei werden die einzelnen Paletten an einem Auf- und Abspannplatz mit den zu bearbeitenden Werkstücken bespannt und dann der Bearbeitungsstation an der Werkzeugmaschine zugeführt. Zum Abnehmen des bearbeiteten Werkstücks von der Palette wird diese schliesslich wieder an die Auf- und Abspannstation zurückgeführt. The innovation concerns a clamping range for machine tools. Such interchangeable clamping pallets serve to facilitate the exchange of workpieces for use in machine tools. Here, the individual pallets are clamped with the workpieces to be machined at a clamping and guying station and then fed to the machining station on the machine tool. To remove the machined workpiece from the pallet, it is finally returned to the clamping and unclamping station.

Für einen optimalen Betrieb ist es erforderlich, dass die Werkstücke an der Palette einerseits sicher gehalten werden und dass andererseits das Auf- und Abspannen des Werkstücks auf bzw. von der Palette so rasch wie möglich erfolgt. Schliesslich ist es erwünscht, insbesondere bei flexiblen, universellen Fertigungssystemen grösstmögliche Flexibilität des Aufpsannsystems zu ermöglichen. For optimal operation, it is necessary that the workpieces on the pallet are held securely on the one hand and that the workpiece is clamped and clamped onto and off the pallet as quickly as possible. Finally, it is desirable to enable the clamping system to be as flexible as possible, particularly in the case of flexible, universal production systems.

Neben den rein mechanischen Spannpaletten ist aus der DE-OS 3 226 664 eine Spannpalette für Werkzeugmaschinen bekannt, bei der die Aufspannung des Werkstücks auf die Spannpalette mittels mehreren hydraulischen Spannvorrichtungen erfolgt. Mittels solcher hydraulischen Einrichtungen ist bereits ein relativ rasches Auswechseln der Werkstücke an den Paletten möglich. Bei der hydraulischen Klemmung der Werkstücke an der Palette ergibt sich das Problem, dass sichergestellt werden muss, dass sich während des Transports der Spannvorrichtung mit aufgespanntem Werkstück vom Aufspannplatz zur Bearbeitungsmaschine der Druck im hydraulischen Spannsystem nicht vermindert. Es ist daher im Falle der vorgenannten DE-OS in relativ aufwendiger Weise ein zusätzlicher Druckspeicher zum Verhindern des Abfalls des hydraulischen Drucks vorgesehen. In addition to the purely mechanical clamping pallets, a clamping pallet for machine tools is known from DE-OS 3 226 664, in which the workpiece is clamped onto the clamping pallet by means of several hydraulic clamping devices. Such hydraulic devices already allow the workpieces on the pallets to be replaced relatively quickly. The problem with the hydraulic clamping of the workpieces on the pallet is that it must be ensured that the pressure in the hydraulic clamping system does not decrease during the transport of the clamping device with a clamped workpiece from the clamping position to the processing machine. It is therefore provided in the case of the aforementioned DE-OS in a relatively complex manner, an additional pressure accumulator to prevent the drop in hydraulic pressure.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Neuerung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Spannpalette für Werkzeugmaschinen zu schaffen, welche einfach im Aufbau, flexibel hinsichtlich ihrer Anwendungsmöglichkeiten und sicher hinsichtlich ihrer Funktion ist. In contrast, the present innovation is based on the task of creating a new type of clamping range for machine tools which is simple in construction, flexible in terms of its application options and safe in terms of its function.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäss dadurch gelöst, dass die Spannpalette mindestens eine elekto-permanentma-gnetische Aufspannplatte aufweist. Solche elektro-perma-nentmagnetischen Aufspannplatten stellen im Prinzip ein Dauermagnetsystem dar, welches mittels eines Stromstosses ein- bzw. ausgeschaltet wird. Man benötigt somit lediglich zum Ein- bzw. Ausschalten der elektro-permanetmagneti-schen Spannplatten eine Stromzufuhr. Nach dem Aufpsan-nen des Werkstücks auf die Spannplatte kann die Spannpalette mit den hierauf aufgespannten Werkstücken der Werkzeugmaschine zugeführt werden, und zwar ohne dass hierzu irgendwelche Kabelverbindungen zwischen Spannpalette und Aufspannstation von Nöten wären. Ein wesentlicher Vorteil solcher elektro-permanentmagnetischer Spannplatten liegt darin, dass die Magnetkraft für unbeschränkte Dauer aufrecht erhalten bleibt und nicht allmählich nach-lässt. According to the innovation, this object is achieved in that the clamping pallet has at least one electro-permanent magnetic platen. Such electro-permanent magnetic platen basically represent a permanent magnet system, which is switched on or off by means of a current surge. You only need a power supply to switch the electro-permanent magnetic clamping plates on and off. After the workpiece has been clamped onto the clamping plate, the clamping pallet with the workpieces clamped thereon can be fed to the machine tool, without any cable connections between the clamping pallet and the clamping station being necessary. A major advantage of such electro-permanent magnetic clamping plates is that the magnetic force is maintained for an unlimited period and does not gradually decrease.

Eine elektro-permanentmagnetische Aufspannung bringt weiterhin den Vorteil mit sich, dass bei der Bearbeitung keine Wärmeentwicklung entsteht. Hierdurch ist eine Verformung der Werkstücke infolge von Temperaturunterschieden in der Aufspannplatte völlig ausgeschlossen. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die elektro-permanentmagnetische Spannplatte elektrisch geschaltet wird und keine beweglichen Teile aufweist, so dass sich während des Schaltens keinerlei mechanische Kräfte auf die Aufspannplatte oder das Werkstück auswirken können. Das Magnetsystem der elektro-permanentmagnetischen Spannplatten ist derart ausgebaut, dass das Magnetfeld geringer ist als 20 mm, so dass an der Oberfläche der Werkstücke kein Magnetismus entsteht, so dass, ähnlich wie bei permanentmagnetischen Aufspannplatten, auch bei elektropermanent-magnetischen Aufspannplatten keine Späne an den Werkzeugen oder Messinstrumenten haften. An electro-permanent magnetic clamping also has the advantage that no heat is generated during processing. This completely prevents deformation of the workpieces as a result of temperature differences in the clamping plate. It is also advantageous that the electro-permanent magnetic clamping plate is switched electrically and has no moving parts, so that no mechanical forces can affect the clamping plate or the workpiece during switching. The magnet system of the electro-permanent magnetic clamping plates is designed in such a way that the magnetic field is less than 20 mm, so that no magnetism is created on the surface of the workpieces, so that, similar to permanent magnetic clamping plates, no chips are produced on the permanent magnetic clamping plates Tools or measuring instruments stick.

Gemäss einem besonders vorteilhaften weiteren Merkmal der Neuerung ist vorgesehen, dass die elektro-perma-nentmagnetische Aufspannplatte über ihrer Spannfläche verteilt Gewindebohrungen zur Aufnahme von mechanischen Spannelementen aufweist. Zweckmässigerweise sind diese Gewindebohrungen auf der Spannfläche rasterförmig angeordnet. Man kann somit mit Hilfe der neuerungsgemäs-sen Spannvorrichtung sowohl magnetisch als auch mechanisch, beispielsweise mittels in die Gewindebohrungen einsetzbarer Bolzen und/oder Pratzen, je nach Anwendungszweck, Werkstücke auf die Spannpalette aufspannen. Äusserst vorteilhaft kann auch eine Kombination von mechanischem und magnetischem Spannen sein. Auf diese Weise entstehen die mannigfaltigsten Spannmöglichkeiten, so dass mit der erfindungsgemässen Spannpalette hohe Flexibilität mit grosser Produktivität erzielt wird. According to a particularly advantageous further feature of the innovation, it is provided that the electro-magnetic platen has threaded bores distributed over its clamping surface for receiving mechanical clamping elements. These threaded holes are expediently arranged in a grid on the clamping surface. With the help of the new clamping device, workpieces can be clamped onto the clamping pallet both magnetically and mechanically, for example by means of bolts and / or claws that can be inserted into the threaded holes. A combination of mechanical and magnetic clamping can also be extremely advantageous. In this way, the most varied clamping possibilities arise, so that high flexibility with high productivity is achieved with the clamping pallet according to the invention.

Vorzugsweise weist die Spannpalette mehrere elektro-permanentmagnetische Aufspannplatten auf, was die Flexi2 The clamping pallet preferably has a plurality of electro-permanent magnetic clamping plates, which is what the Flexi2

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bilität und Produktivität des Systems noch weiter steigert. Insbesondere kann die Spannpalette mindestens zwei zueinander senkrechte elektro-permanentmagnetische Aufspannplatten aufweisen, deren Spannflächen aufeinander zu weisen, oder sie kann zwei sich gegenüberliegende, voneinander abgewandte Spannflächen aufweisen. system stability and productivity increased even further. In particular, the clamping pallet can have at least two mutually perpendicular electro-permanent magnetic clamping plates, the clamping surfaces of which face one another, or it can have two opposing clamping surfaces facing away from one another.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäss weiteren Neuerungsmerkmalen die Spannpalette quaderförmig ausgebildet ist, wobei die vier vertikalen Seitenflächen des Quaders jeweils als Spannflächen ausgebildet sind. Die einzelnen Spannflächen sind vorzugsweise voneinander elektrisch und magnetisch getrennt und können somit einzeln oder in beliebiger Kombination aktiviert werden. It is particularly advantageous if, according to further new features, the clamping pallet is cuboid, the four vertical side surfaces of the cuboid each being designed as clamping surfaces. The individual clamping surfaces are preferably electrically and magnetically separated from one another and can therefore be activated individually or in any combination.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass die neuerungsge-mässe Spannpalette den heutigen Anforderungen bei der Bearbeitung von Werkstücken auf CNC-gesteuerten Maschinen mit automatischem Palettenwechsel in hohem Masse entspricht. Nur zum Ein- und Ausschalten der Magnetkraft ist Strom erforderlich, woraus folgt, dass die Palette vollkommen unabhängig zwischen Aufspannstation und Bearbeitungsstation bewegt werden kann. Es ist eine absolute Sicherheit gewährleistet. Nach dem magnetischen Spannen des Werkstücks wird die Spannpalette von der Impulssteuerung abgekoppelt und kann nun zu der Bearbeitungsmaschine transportiert werden. Die Magnetkraft bleibt solange auf dem ursprünglichen Niveau, bis die Spannpalette wieder an die Steuerung angeschlossen wird. Darüber hinaus bietet das magnetische Spannen die zusätzliche Sicherheit, dass die erforderliche Kraft zum Verschieben des Werkstücks ungefähr ein Viertel der erforderlichen Abreisskraft (d.h. senkrecht zur Spannfläche) ist. Falls die Verspannungskräfte die Magnetkraft übersteigen, wird das Werkstück sich nur verschieben und in keinem Fall von der Spannfläche abfallen. Nachdem weiterhin das Magnetfeld nur bis geringfügig oberhalb der Spannfläche konzentriert ist, werden aufgrund der Abwesenheit von Streufeldern die Werkzeuge unter keinen Umständen magnetisch. Weiterhin ist hierdurch sichergestellt, dass sich keinerlei Späne oder dergleichen anhäufen und die Kontinuität der Bearbeitung gefährden können. Das Elek-tro-permanentmagnetsystem hat einen niedrigen Energieverbrauch und für das Ein- oder Ausschalten einer Spannfläche wird weniger als eine Sekunde benötigt. Die neuerungsge-mässe Spannpalette weist weder eine Wärmeentwicklung noch bewegliche Teile auf. Nachdem es weiterhin keine Spannelemente ausserhalb der Kontur des Werkstücks gibt, kann die Programmierung der Werkstückbearbeitung besonders einfach sein, da das Werkzeug nicht um etwaige Spannelemente herumgeführt werden muss. Die Aufspannmöglichkeiten lassen sich beispielsweise mit Hilfe von Standard-Lamellenblöcken und -platten einfach erweitern und es ist auf diese Weise das magnetische Spannen von komplizierten Formen möglich. In summary, it can be stated that the new clamping pallet meets the current requirements for machining workpieces on CNC-controlled machines with automatic pallet change. Electricity is only required to switch the magnetic force on and off, which means that the pallet can be moved completely independently between the clamping station and the processing station. Absolute security is guaranteed. After magnetic clamping of the workpiece, the clamping pallet is decoupled from the pulse control and can now be transported to the processing machine. The magnetic force remains at the original level until the clamping pallet is reconnected to the control. In addition, magnetic clamping offers the additional security that the force required to move the workpiece is approximately a quarter of the required tear-off force (i.e. perpendicular to the clamping surface). If the clamping forces exceed the magnetic force, the workpiece will only move and never fall off the clamping surface. After the magnetic field has been concentrated only slightly above the clamping surface, the tools will never become magnetic due to the absence of stray fields. This also ensures that no chips or the like accumulate and can endanger the continuity of the processing. The electrical permanent magnet system has a low energy consumption and it takes less than a second to switch a clamping surface on or off. The new range of clamps shows neither heat generation nor moving parts. Since there are still no clamping elements outside the contour of the workpiece, programming the workpiece machining can be particularly simple since the tool does not have to be guided around any clamping elements. The clamping options can be easily expanded, for example, with the help of standard lamella blocks and plates, and this allows magnetic clamping of complicated shapes.

Die zusätzlichen Gewindelöcher mit einer Zentrierkammer in einem Raster von beispielsweise 60 mm bieten zahlreiche zusätzliche Möglichkeiten zum Anbringen von mechanischen Spannelementen, wie Anschlägen, Distanzringen, Bolzen, Gewindestiften und dergleichen. So kann für jedes Werkstück die optimale Aufspannung ermittelt werden, entweder magnetisch oder mechanisch oder kombiniert magnetisch und mechanisch. Die neuerungsgemässe Spannpa- The additional threaded holes with a centering chamber in a grid of, for example, 60 mm offer numerous additional options for attaching mechanical clamping elements, such as stops, spacer rings, bolts, grub screws and the like. In this way, the optimal clamping can be determined for each workpiece, either magnetically or mechanically or combined magnetically and mechanically. The new tensioning

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lette fügt sich somit perfekt in das Konzept einer flexiblen Fertigung. lette therefore fits perfectly into the concept of flexible production.

Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Neuerung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen in halbschematischer Darstellung: In the following, several exemplary embodiments of the innovation are explained in more detail with reference to the drawing. The drawing shows in a semi-schematic representation:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer quaderförmigen Spannpalette; Figure 1 is a perspective view of a rectangular clamping pallet;

Figur 2a und 2b eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht einer Spannpalette mit zwei gegenüberliegenden Spannflächen und 2a and 2b show a front view and a side view of a clamping pallet with two opposite clamping surfaces and

Figur 3 eine winkelförmige Spannpalette. Figure 3 is an angular clamping pallet.

Im Falle der Spannpalette gemäss Figur 1 ist auf einer Trägerscheibe 1 mit Durchgangsbohrungen 2 zur Befestigung der Palette mittels nicht dargestellter Befestigungsbolzen oder dergleichen auf einem ebenfalls nicht dargestellten Palettenträger der eigentliche Spannblock befestigt, welcher im Falle des bevorzugten Ausführungsbeispiels im wesentlichen Würfelform aufweist. Eine jede der vier senkrechten Seiten des Würfels wird von einer Aufspannplatte 3 gebildet, deren Spannflächen 4 jeweisl nach aussen weisen. In der Spannfläche 4 sind mehrere, rasterartig verteilte Gewindebohrungen 5 vorgesehen, welche zur Aufnahme von mechanischen Befestigungselementen, wie Anschläge, Distanzringe, Bolzen, Gewindestifte und dergleichen, dienen. Eine jede der Aufspannplatten 3 ist jeweils unabhängig von der anderen aktivierbar. In the case of the clamping pallet according to FIG. 1, the actual clamping block is fastened on a carrier disk 1 with through-bores 2 for fastening the pallet by means of fastening bolts or the like, not shown, on a pallet carrier, also not shown. Each of the four vertical sides of the cube is formed by a clamping plate 3, the clamping surfaces 4 of which face outwards. In the clamping surface 4, a plurality of grid-like threaded bores 5 are provided, which are used to hold mechanical fastening elements, such as stops, spacer rings, bolts, grub screws and the like. Each of the platen 3 can be activated independently of the other.

An der Würfeloberseite ist eine mit der Bezugsziffer 6 versehene Steckverbindung vorgesehen, über die die Spannpalette in der Spannstation mit der Schalteinrichtung zum Aktivieren, bzw. Deaktivieren der elektro-permanentmagnetischen Aufspannplatten verbindbar ist. On the top of the cube there is a plug connection provided with reference number 6, via which the clamping pallet in the clamping station can be connected to the switching device for activating or deactivating the electro-permanent magnetic clamping plates.

Im Falle des vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels beträgt die Kantenlänge der würfelförmigen Spannpalette 320 mm, der Durchmesser der Trägerscheibe beträgt 400 mm und die in einem rechtwinkligen Raster angeordneten Gewindebohrungen 5 weisen einen Rasterabstand von 60 mm auf. In the case of the preferred exemplary embodiment described above, the edge length of the cube-shaped clamping pallet is 320 mm, the diameter of the carrier disk is 400 mm and the threaded bores 5 arranged in a rectangular grid have a grid spacing of 60 mm.

Bei der alternativen Ausführungsform gemäss Figuren 2a und 2b sind zwei aneinander liegende elektro-permanent-magnetische Aufspannplatten 7, 8 vorgesehen, deren im wesentlichen quadratische und zueinander parallele Spannflächen 9,10 gegenüberliegen und voneinander weg weisen. In the alternative embodiment according to FIGS. 2a and 2b, two adjacent electro-permanent-magnetic clamping plates 7, 8 are provided, the essentially square and mutually parallel clamping surfaces 9, 10 of which lie opposite and point away from one another.

Bei der Spannpalette gemäss Figur 3 sind die Spannflächen 11,12 der elektro-permanentmagnetischen Aufspannplatten 13,14 unter einem rechten Winkel zueinander angeordnet. In the clamping pallet according to FIG. 3, the clamping surfaces 11, 12 of the electro-permanent magnetic clamping plates 13, 14 are arranged at a right angle to one another.

Im Falle sämtlicher Ausführungsbeispiele können zusätzlich Anzeigemittel vorgesehen sein, welche anzeigen, welche der elektro-permanentmagnetischen Aufspannplatten jeweils aktiviert sind. Diese Anzeigemittel können wie im Falle des Ausführungsbeispiels gemäss Figur 2b zweckmässigerweise von mehreren, jeweils einer bestimmten Aufspannplatte zugeordneten Lämpchen gebildet werden, welche durch ihr Aufleuchten bzw. durch ihre Farbe den jeweiligen Aktivierungszustand der ihr zugeordneten Aufspannplatte anzeigen. In Figur 2b ist die der Aufpsannplatte 7 zugeordnete Anzeigelampe mit der Bezugsziffer 15, die der Aufspannplatte 8 zugeordnete Anzeigelampe mit der Bezugsziffer 16 bezeichnet. In the case of all the exemplary embodiments, display means can additionally be provided which indicate which of the electro-permanent magnetic clamping plates are activated in each case. As in the case of the exemplary embodiment according to FIG. 2b, these display means can expediently be formed by a plurality of lamps, each associated with a specific clamping plate, which, by their lighting up or their color, indicate the respective activation state of the clamping plate assigned to them. In FIG. 2b, the indicator lamp assigned to the clamping plate 7 is designated by the reference number 15, and the indicator lamp assigned to the clamping plate 8 is designated by the reference number 16.

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