CH682379A5 - Device for clamping workpiece to machine tool table - has rocker arm coupled by toggle link to actuating slide travelling parallel to table surface - Google Patents
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Abstract
Description
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CH 682 379 A5 CH 682 379 A5
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Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Festklemmen eines Werkstückes auf den Werkstücktisch einer Werkzeugmaschine, mit einem selbstverriegelnden kniehebelartigen Gelenk und einem Mittel zur Betätigung des Gelenkes. The invention relates to a device for clamping a workpiece on the workpiece table of a machine tool, with a self-locking toggle-like joint and a means for actuating the joint.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (siehe DE-PS 3 513 680) ist eine druckmittelbetätigbare Kniehebelspannvorrichtung zum Festspannen von Werkstücken vorhanden mit einer an der Kolbenstange eines doppelt wirkenden Spannzylinders angreifenden von Hand betätigbaren und mit einem Handhebel versehenen ZuStelleinrichtung. Diese Vorrichtung benötigt wenig Platz, hat aber den Nachteil, dass wegen der ungünstigen Lage der Klemmstelle unterhalb der Spannvorrichtung das Zubringen und Einsetzen des Werkstückes in der Werkzeugmaschine erschwert ist. Da keine Positioniervorrichtung vorhanden ist, wird eine genaue Positionierung des Werkstückes vor dem Festklemmen erschwert. In a known device of this type (see DE-PS 3 513 680), a pressure-medium-actuated toggle lever clamping device for clamping workpieces is provided with an actuating device which can be actuated by hand and which is provided with a hand lever and acts on the piston rod of a double-acting clamping cylinder. This device takes up little space, but has the disadvantage that, because of the unfavorable position of the clamping point below the clamping device, it is difficult to bring and insert the workpiece in the machine tool. Since there is no positioning device, precise positioning of the workpiece before clamping is made difficult.
Es sind ferner Vorrichtungen dieser Art bekannt (DE-OS 3 130 942 und EP-OS 3 403 961) welche wegen der Schwenkbewegung der Klemmarme relativ viel Platz benötigen. Dabei besteht ausserdem die Gefahr, dass sich jemand bei unvorsichtiger Bedienung verletzt. Devices of this type are also known (DE-OS 3 130 942 and EP-OS 3 403 961) which require a relatively large amount of space because of the pivoting movement of the clamping arms. There is also the risk that someone will injure themselves if they are used carelessly.
Bei einer anderen Vorrichtung dieser Art (US-PS 3 970 296) ist keine Kraftverstärkung durch geeignete Hebelübersetzung vorhanden, ausserdem fehlt bei dieser bekannten Vorrichtung die notwendige Selbstverriegelung. In another device of this type (US Pat. No. 3,970,296) there is no force amplification by means of a suitable lever transmission, and in addition the necessary self-locking is missing in this known device.
Der erfindungsgemässen Vorrichtung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der genannten Art zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Vorrichtungen nicht aufweist, mit folgenden Eigenschaften: The object of the device according to the invention is now to create a tensioning device of the type mentioned which does not have the disadvantages of the known devices and has the following properties:
a) kompakte Bauweise und kurze Bewegungswege mit geringem Platzbedarf und hoher Sicherheit; a) compact design and short movement paths with small space requirements and high security;
b) bei geöffneter Spannvorrichtung ein ungehindertes Einsetzen des Werkstückes ermöglichend; b) allowing unhindered insertion of the workpiece when the clamping device is open;
c) die Fähigkeit besitzend, durch eine kombinierte Klemm- und Positionierbewegung die richtige Stellung des Werkstückes gewährleisten; c) possessing the ability to ensure the correct position of the workpiece by means of a combined clamping and positioning movement;
d) eine flache, eben verschiebbare, Bauweise erlaubend kleine Werkstücke auf grosse Tischplatten zu spannen; d) a flat, evenly displaceable, construction method allowing small workpieces to be clamped on large table tops;
e) ein hohes Leistungsgewicht aufweisend. Ausserdem ist die erfindungsgemässe Vorrichtung dank einer geringen Anzahl von Bauteilen relativ einfach zu montieren. e) having a high power to weight ratio. In addition, the device according to the invention is relatively easy to assemble thanks to a small number of components.
Sechs Ausführungsbeispiele und die eigentliche Spannvorrichtung in schematischer Darstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung sind im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es zeigen: Six exemplary embodiments and the actual clamping device in a schematic representation of the device according to the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1a eine Seitenansicht einer Spannvorrichtung in geöffnetem Zustand (schematisch); 1a shows a side view of a tensioning device in the open state (schematically);
Fig. 1b eine Seitenansicht der Spannvorrichtung mit auf in Werkstückanschlag gefahrener Positioniervorrichtung in teilweise geöffnetem Zustand (schematisch); 1b shows a side view of the clamping device with the positioning device moved in the workpiece stop in a partially open state (schematically);
Fig. 1c eine Seitenansicht der in Fig.lb gezeigten Vorrichtung in geschlossenem Zustand, d.h. mit festgeklemmtem Werkstück (schematisch); Fig. 1c is a side view of the device shown in Fig. Ib in the closed state, i.e. with clamped workpiece (schematic);
Fig. 2 eine Seitenansicht eines detailliert dargestellten ersten Ausführungsbeispieles mit einem druckmittelbetätigten Arbeitszylinder in geöffneter Stellung; 2 shows a side view of a first exemplary embodiment shown in detail with a pressure-actuated working cylinder in the open position;
Fig. 3 eine Ansicht des in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispieles von oben gesehen; Fig. 3 is a top view of the first embodiment shown in Fig. 2;
Fig. 4 eine Seitenansicht des in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispieles in geschlossenem Zustand; FIG. 4 shows a side view of the first exemplary embodiment shown in FIG. 2 in the closed state;
Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel in Seitenansicht mit einem von Hand betätigbaren Kniehebel statt dem Arbeitszylinder. Fig. 5 shows a second embodiment in side view with a manually operated knee lever instead of the working cylinder.
Fig. 6a ein drittes Ausführungsbeispiel in Seitenansicht mit einer zentralen Langlochführung; 6a shows a third embodiment in side view with a central slot guide;
Fig. 6b eine Ansicht des in Fig. 6a dargestellten, dritten Ausführungsbeispieles von oben gesehen; 6b shows a view of the third exemplary embodiment shown in FIG. 6a, seen from above;
Fig. 7a eine Seitenansicht eines detailliert dargestellten, vierten Ausführungsbeispieles ohne Positioniervorrichtung und mit geradem Klemmarm; 7a shows a side view of a fourth exemplary embodiment shown in detail without a positioning device and with a straight clamping arm;
Fig. 7b eine Ansicht des in Fig. 7a dargestellten, vierten Ausführungsbeispieles von oben gesehen; 7b shows a view of the fourth exemplary embodiment shown in FIG. 7a, seen from above;
Fig. 8a eine Seitenansicht eines fünften Ausführungsbeispieles mit einem horizontal verschiebbaren Klemmarm: 8a shows a side view of a fifth exemplary embodiment with a horizontally displaceable clamping arm:
Fig. 8b eine Ansicht des in Fig. 8a dargestellten, fünften Ausführungsbeispieles von oben gesehen; Fig. 8b is a view of the fifth embodiment shown in Fig. 8a seen from above;
Fig. 9a eine Seitenansicht eines detailliert dargestellten, sechsten Ausführungsbeispieles mit einer gemeinsamen Positioniervorrichtung für einen Klemm- und Positionierarm; 9a is a side view of a sixth embodiment shown in detail with a common positioning device for a clamping and positioning arm;
Fig. 9b eine Ansicht des in Fig. 9a dargestellten, sechsten Ausführungsbeispieles von oben gesehen. Fig. 9b is a view of the sixth embodiment shown in Fig. 9a seen from above.
Gemäss Fig. 1a ist auf einem Werkstücktisch 1 einer nicht dargestellten Werkzeugmaschine ein Werkstück 2 aufgesetzt, das mit Hilfe einer Spannvorrichtung 3 festgeklemmt werden kann. Diese Spannvorrichtung weist ein Gehäuse 4 auf, in welchem ein Klemmarm 5 schwenkbar gelagert ist. Am hinteren Ende des Gehäuses 4 ist ein Zylinder 6 befestigt, in welchem sich ein Kolben 7 mit einer Kolbenstange 8 zur Betätigung des Klemmarmes 5 befindet. According to FIG. 1a, a workpiece 2 is placed on a workpiece table 1 of a machine tool, not shown, which workpiece can be clamped with the aid of a clamping device 3. This clamping device has a housing 4, in which a clamping arm 5 is pivotally mounted. At the rear end of the housing 4, a cylinder 6 is fastened, in which there is a piston 7 with a piston rod 8 for actuating the clamping arm 5.
Fig. 1b zeigt die in Fig. 1a schematisch dargestellte Vorrichtung mit am Werkstück anliegendem Positionierarm 9 und einem Positionieranschlag 10 auf. Der teilweise ausgefahrene Kolben 7 kann dabei zur Ausführung der Schwenkbewegung herangezogen werden, als auch zur Verschiebung des Positionierarmes 9. 1b shows the device shown schematically in FIG. 1a with the positioning arm 9 resting on the workpiece and a positioning stop 10. The partially extended piston 7 can be used to carry out the pivoting movement and also to move the positioning arm 9.
Gemäss Fig. 1c werden in der vordersten Stellung des Kolbens 7 über die Kolbenstange 8 sowohl der Klemmarm 5 als auch der Positionierarm 9 mit ihren Anschlägen 10 und 11 gegen das Werkstück 2 gedrückt beziehungsweise geschwenkt und gedrückt und sichern das Werkstück gegen Verschiebung. According to FIG. 1c, in the foremost position of the piston 7, both the clamping arm 5 and the positioning arm 9 with their stops 10 and 11 are pressed or pivoted and pressed against the workpiece 2 via the piston rod 8 and secure the workpiece against displacement.
Bei zurückgezogenem Positionierarm 9 bzw. zurückgeschwenktem Klemmarm 5 kann das Werkstück besonders einfach eingesetzt werden. When the positioning arm 9 is retracted or the clamping arm 5 is pivoted back, the workpiece can be used particularly easily.
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Gemäss Fig. 2-4 ist auf dem Werkstücktisch 1 das Gehäuse 4 mit Hilfe von Schrauben 12, welche in je einem Gleitstein 13 eingeschraubt sind in üblicher Weise befestigt. Der Gleitstein 13 befindet sich in einer Nut 14 des Werkstücktisches 1. Am hinteren Ende des Gehäuses 4 ist mit Hilfe von nicht dargestellten Schrauben der Zylinder 6 befestigt, in welchem der Kolben 7 und die Kolbenstange 8 verschiebbar angeordnet sind. Am vorderen Ende der Kolbenstange 8 ist eine Lasche 15 über eine Achse 16 angelenkt. Die Achse 16 wird von einer an der Kolbenstange 8 befestigten Klaue 17 (Ankopplung) in einem zweiten Langloch 25 geführt. Die Lasche 15 bildet einen Teil eines Kniehebelgelenkes 18. Der andere Teil des Kniehebelgelenkes 18 wird durch den Klemmarm 5 gebildet. Der Klemmarm 5 ist über eine Achse 22 an einem Schlitten 23 angelenkt. Die Achse 22 ragt in ein erstes Langloch 24 im Gehäuse 4, wodurch der Hub des Schlittens 23 begrenzt ist. Ebenso ragt die Achse 16 in ein zweites Langloch 25 im Gehäuse 4, wodurch auch der Hub der Klaue 17 (Ankopplung) am vorderen Ende der Kolbenstange 8 begrenzt ist. Im übrigen ist ein federndes Element 29 vorgesehen, das dafür sorgt, dass der Kolben 7 gegen eine aufkommende hydraulische oder pneumatische Belastung ein Gegenmoment entwickelt, das so gross ist, dass immer eine definierte Spannbewegung erfolgt. 2-4, the housing 4 is fastened to the workpiece table 1 in the usual way with the aid of screws 12, which are screwed into a sliding block 13. The sliding block 13 is located in a groove 14 of the workpiece table 1. At the rear end of the housing 4, the cylinder 6 is fastened by means of screws, not shown, in which the piston 7 and the piston rod 8 are slidably arranged. At the front end of the piston rod 8, a tab 15 is articulated via an axis 16. The axis 16 is guided by a claw 17 (coupling) attached to the piston rod 8 in a second elongated hole 25. The tab 15 forms part of a toggle joint 18. The other part of the toggle joint 18 is formed by the clamping arm 5. The clamping arm 5 is articulated on a carriage 23 via an axis 22. The axis 22 protrudes into a first slot 24 in the housing 4, whereby the stroke of the carriage 23 is limited. The axis 16 also projects into a second slot 25 in the housing 4, which also limits the stroke of the claw 17 (coupling) at the front end of the piston rod 8. In addition, a resilient element 29 is provided, which ensures that the piston 7 develops a counter-torque against an emerging hydraulic or pneumatic load which is so great that a defined clamping movement always takes place.
In Fig. 3 sind zwei Schrauben 12 für die Befestigung der Spannvorrichtung 3 auf dem Werkstücktisch 1 dargestellt. In Fig. 3, two screws 12 are shown for fastening the clamping device 3 on the workpiece table 1.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 unterscheidet sich von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2-4 lediglich dadurch, dass der Arbeitszylinder 6 und der Kolben 7 durch einen weiteren Handhebel 26 ersetzt wurden. Der Handhebel 26 ist um eine Achse 27 schwenkbar im Gehäuse 4 gelagert und ist mit seinem unteren Ende über einer Achse 28 an der Stange 8 angelenkt und bildet dadurch ein weiteres Kniegelenk. Das Kniehebelgelenk 18 ist im übrigen genau gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Der Handhebel 26 ist in Richtung des Doppelpfeiles A -A verschwenkbar. Ausserdem ist ebenfalls ein Federelement 29 vorhanden welche das Bestreben hat den Klemmarm 5 in seine Ausgangslage zurückzuhalten. The exemplary embodiment according to FIG. 5 differs from the described exemplary embodiment according to FIGS. 2-4 only in that the working cylinder 6 and the piston 7 have been replaced by a further hand lever 26. The hand lever 26 is pivotally mounted in the housing 4 about an axis 27 and is articulated with its lower end via an axis 28 on the rod 8 and thereby forms a further knee joint. The toggle joint 18 is otherwise formed exactly the same as in the first embodiment. The hand lever 26 can be pivoted in the direction of the double arrow A-A. In addition, there is also a spring element 29 which has the endeavor to retain the clamping arm 5 in its initial position.
In den Fig. 6a und 6b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt bei welchem die beiden Langlöcher 24 und 25 durch ein zentrales Langloch 33 vereinigt sind und bei dem damit dafür gesorgt ist, dass der Klemmarm 5 sich bei Beginn einer Operation zum Spannen in Richtung zum und über das zu spannende Werkstück bewegt und dann erst die eigentliche Klemmdrehbewegung einleitbar wird. 6a and 6b a further embodiment is shown in which the two elongated holes 24 and 25 are combined by a central elongated hole 33 and in which it is ensured that the clamping arm 5 moves towards and at the start of an operation for tensioning moved over the workpiece to be clamped and only then can the actual clamping rotary movement be initiated.
In den Fig. 7a und 7b ist im vierten Ausführungsbeispiel eine Variante aufgezeigt bei der der Klemmarm 5 über eine fixe Zwischenlagerung 30 geführt ist und durch die Bewegung des Kolbens 7 lediglich die Drehbewegung um die fixe Zwischenlagerung ausgeführt wird. 7a and 7b, a variant is shown in the fourth exemplary embodiment in which the clamping arm 5 is guided over a fixed intermediate bearing 30 and only the rotary movement about the fixed intermediate bearing is carried out by the movement of the piston 7.
In den Fig. 8a und 8b ist das fünfte Ausführungsbeispiel so dargestellt, dass die fixe Zwischenlagerung 30 in einer parallel zum Werkstücktisch verlaufenden höhenversetzten ersten Langloch 24 verschiebbar geführt ist. Dies wiederum führt dazu, dass ein Lager 32 in Richtung vom und zum Werkstück geführt werden kann, d.h. das Werkstück wird nach der Einspannung wieder freigestellt und kann einfach vom Werkstücktisch entfernt werden. 8a and 8b, the fifth exemplary embodiment is shown in such a way that the fixed intermediate bearing 30 is displaceably guided in a first slot 24 which is offset in height and runs parallel to the workpiece table. This in turn means that a bearing 32 can be guided in the direction from and to the workpiece, i.e. the workpiece is released after clamping and can be easily removed from the workpiece table.
In den Fig. 9a und 9b wird als weiteres Ausführungsbeispiel eine Variante gezeigt bei der ein Positionierelement 34 gleichzeitig mit dem Klemmarm 5 verschoben werden kann und so auch bei dieser Variante eine Freistellungsbewegung bei der Entspannung der Klemmvorrichtung erfolgt. Der Klemmarm 5 ist dabei als gerades Element ausgeführt und das Positinierelement weist in diesem Ausführungsbeispiel eine erste Führungsachse 35 und eine zweite Führungsachse 36 auf. 9a and 9b, as a further exemplary embodiment, a variant is shown in which a positioning element 34 can be displaced simultaneously with the clamping arm 5, and thus in this variant, too, a release movement occurs when the clamping device is relaxed. The clamping arm 5 is designed as a straight element and the positioning element has a first guide axis 35 and a second guide axis 36 in this exemplary embodiment.
Den Ausführungsbeispielen 6, 7 und 8 ist weiterhin gemeinsam, dass über den hydraulisch oder pneumatisch bewegten Kolben 7 eine Krafteinleitung auf das kniehebelartige Gelenk 18 und auch auf den eigentlichen Klemmarm 5 erfolgt. The exemplary embodiments 6, 7 and 8 also have in common that force is applied to the toggle joint 18 and also to the actual clamping arm 5 via the hydraulically or pneumatically moved piston 7.
- Die beiden Endstellungen des Kolbens 7 können durch nicht dargestellte Schalter elektrisch angezeigt werden. - The two end positions of the piston 7 can be indicated electrically by switches, not shown.
- Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtungen zum Festklemmen eines Werkstückes ist wie folgt: - The operation of the described devices for clamping a workpiece is as follows:
- Die Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispiels, wie auch der Spannvorrichtung gemäss Fig. 1 ist genau gleich wie die Wirkungsweise der weiteren Ausführungsbeispiele mit und/ohne Positionierarm 9. Es wird daher im folgenden bloss die Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispiels und dann lediglich die unterschiedlichen Ausgestaltungen der weiteren Ausführungsbeispiele detailliert erläutert. The mode of operation of the first exemplary embodiment, as well as the tensioning device according to FIG. 1, is exactly the same as the mode of operation of the further exemplary embodiments with and / without positioning arm 9. In the following, therefore, only the mode of operation of the first exemplary embodiment and then only the different configurations of the further ones Exemplary embodiments explained in detail.
- Gemäss Fig. 2 befinden sich in der geöffneten Stellung der Vorrichtung sowohl der Klemmarm 5 als auch der Positionierarm 9 in soweit zurückgezogener Stellung, dass ein Werkstück 2 unbehindert auf den Werkstücktisch 1 - auch Aufspanntisch genannt - aufgesetzt werden kann. Durch geeignete hier nicht näher dargestellte Druckmittelzufuhr, insbesondere Druckluft wird der Kolben 7 in Fig. 2 aus seiner hintersten Stellung nach links verschoben. Über die Kolbenstange 8, die Klaue 17 (Ankopplung), die Lasche 15 wird dabei auch der Klemmarm 5 des Kniehebelgelenkes 18 nach links verschoben, bis sich - wie aus Fig. 4 ersichtlich ist -der Schlitten 23 in seine linke Endstellung verschoben hat und die Achse 22 am linken Ende des ersten Langloches 24 anstösst oder bis gegebenenfalls der Positionierarm 9 mit dem Anschlag 10 vorher an das Werkstück 2 stösst. Falls der Positionierarm nicht an die Werkstückkante 2 stösst, wenn beispielsweise kein Werkstück vorhanden ist, so wird doch der Positionieranschlag 10 soweit verschoben, bis diese Stellung - Achse 22 an der linken Seite des Langlochs 24 anliegend erreicht ist. Dann jedenfalls wird grundsätzlich die durch Drehung einleitbare Klemmbewegung initialisiert. Falls - wie beim vierten Ausführungsbeispiel erwähnt - kein Positionierarm 9 vorhanden ist, stösst lediglich die Achse 16 gegen das linke Ende des zweiten Langloches 25. Bei dieser Verschie- - According to FIG. 2, both the clamping arm 5 and the positioning arm 9 are in the retracted position in the open position of the device, so that a workpiece 2 can be placed unhindered on the workpiece table 1 - also called the clamping table. The piston 7 is displaced from its rearmost position to the left in FIG. 2 by a suitable supply of pressure medium, in particular compressed air, not shown here. About the piston rod 8, the claw 17 (coupling), the tab 15, the clamping arm 5 of the toggle joint 18 is shifted to the left until - as can be seen from Fig. 4 - the carriage 23 has shifted into its left end position and the Axis 22 abuts the left end of the first elongated hole 24 or until the positioning arm 9 with the stop 10 previously abuts the workpiece 2. If the positioning arm does not abut the workpiece edge 2, for example if there is no workpiece, the positioning stop 10 is displaced until this position - axis 22 on the left side of the elongated hole 24 - is reached. In any case, the clamping movement that can be initiated by rotation is initialized. If - as mentioned in the fourth exemplary embodiment - there is no positioning arm 9, only the axis 16 abuts the left end of the second elongated hole 25.
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bung wird die Lasche 15 in ihre senkrechte Stellung gemäss Fig. 4 geschwenkt, wobei die Achse 16 am linken Ende des längeren zweiten Langloches 25 anstösst und anliegen bleibt. Exercise, the tab 15 is pivoted into its vertical position according to FIG. 4, the axis 16 abutting and remaining in contact with the left end of the longer second elongated hole 25.
- Durch die Verschwenkung der Lasche 15 wird auch der Klemmarm 5 um die Achse 22 im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt bis der Klemmanschlag 11 auf das Werkstück 2 gedrückt wird. Damit ist das Werkstück 2 sowohl richtig positioniert als auch festgeklemmt. Da der Positionierarm 9 mit dem Positionieranschlag 10 zuerst gegen das Werkstück 2 stösst bevor der Klemmarm 5 mit dem Klemmanschlag 11 gegen das Werkstück 2 drückt, ist gewährleistet, dass das Werkstück 2 richtig positioniert ist bevor es festgeklemmt wird. - By pivoting the tab 15, the clamping arm 5 is pivoted about the axis 22 in the counterclockwise direction until the clamping stop 11 is pressed onto the workpiece 2. The workpiece 2 is thus both correctly positioned and clamped. Since the positioning arm 9 with the positioning stop 10 first hits against the workpiece 2 before the clamping arm 5 presses against the workpiece 2 with the clamping stop 11, it is ensured that the workpiece 2 is correctly positioned before it is clamped.
- Die Wirkungsweise des zweiten Ausführungsbeispieles unterscheidet sich nur dadurch, dass die Vorrichtung mit Hilfe des Handhebels 26 von Hand betätigt werden muss. The mode of operation of the second exemplary embodiment differs only in that the device has to be operated by hand using the hand lever 26.
Selbstverständlich kann statt des druckmittelbetätigten Zylinders 6 oder statt des von Hand betätigbaren Handhebels 26 ein nicht näher dargestellter Linearmotor oder eine Pleuelstange verwendet werden. Of course, a linear motor (not shown) or a connecting rod can be used instead of the pressure-operated cylinder 6 or instead of the manually operated hand lever 26.
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Legal Events
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---|---|---|---|
PL | Patent ceased |