CH695259A5

CH695259A5 - A method for clamping workpieces on pallets or machine tools.

Info

Publication number: CH695259A5
Application number: CH11612004A
Authority: CH
Inventors: Roland Kiefer
Original assignee: Stark Spannsysteme Gmbh
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2006-02-28
Also published as: DE10331423A1; AT500867B1; AT500867A3; AT500867A2

Description

CH 695 259 A5 CH 695 259 A5

Beschreibung description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spannen von Paletten oder Werkstücken auf Werkzeugmaschinen, Halte* oder Tragvorrichtungen oder Handhabungs- oder Bearbeitungseinrichtungen, mit einem Schnellspannzylinder, in den ein Einzugnippel eingreift, wobei der Einzugnippel durch ein Spannmittel im Schnellspannzylinder form- oder kraftschlüssig gehalten wird. Hierzu kann ein Schnellspannzylinder zum Spannen von Paletten oder Werkstücken auf Werkzeugmaschinen mit einem Spannmittel zum Spannen der Palette bzw. des Werkstückes verwendet werden, welches zwischen einer Spannstellung und einer Offenstellung verschieblich geführt und in Richtung auf die Spannstellung mittels einer ersten Feder vorgespannt ist sowie durch ein Betätigungsmittel in Richtung auf die Offenstellung gegen die Vorspannung betätigbar ist. The invention relates to a method for clamping pallets or workpieces on machine tools, holding * or supporting devices or handling or processing facilities, with a quick-release cylinder, in which a retractable nipple engages, wherein the retractable nipple held by a clamping means in the quick-release cylinder form-fit or non-positive becomes. For this purpose, a quick release cylinder for clamping pallets or workpieces on machine tools with a clamping means for clamping the pallet or the workpiece can be used, which is displaceably guided between a clamping position and an open position and biased towards the clamping position by means of a first spring and by a Actuating means in the direction of the open position against the bias voltage is actuated.

[0002] Ein solches Verfahren ist aus der EP 0 827 805 A1 bekannt. Solche Schnellspannzylinder dienen zum positionsgenauen Halten von sogenannten Wechselpaletten in Werkzeugmaschinen. Ein einmal fest auf der Wechselpalette eingespanntes Werkstück kann auf diese Weise auf der Palette positionsgenau auf unterschiedlichen Werkzeugmaschinen gespannt werden, so dass auf diesen nachfolgende Bearbeitungsschritte durchgeführt werden können, ohne dass das Werkstück zwischendurch neu gespannt und positioniert werden muss. Dabei ist in der Praxis der Schnellspannzylinder der Werkzeugmaschine zugeordnet, während an der Palette ein Einzugnippel angebracht ist, der formschlüssig in dem Schnellspannzylinder gespannt wird. Hierzu dient ein Kugelkäfig im Schnellspannzylinder. In geschlossener Stellung werden die Kugeln nach innen gegen den Einzugnippel gedrückt. In geöffneter Stellung können die Kugeln in eine Ring-ausnehmung oder Eindrehung eines Hydraulikkolbens fallen und geben so den Einzugnippel frei. Der Hydraulikkolben wird zum Öffnen des Schnellspannzylinders gegen die Kraft eines Tellerfederpaketes gedrückt. In Schliessrichtung ist der Hydraulikzylinder durch das Tellerfederpaket vorgespannt. So ist sichergestellt, dass auch bei einem Ausfall der Hydraulikversorgung, also bei drucklosem Schnellspannzylinder, die Palette weiter auf der Werkzeugmaschine gespannt bleibt. Such a method is known from EP 0 827 805 A1. Such quick-release cylinders are used for positionally accurate holding of so-called change pallets in machine tools. A once firmly clamped on the removable pallet workpiece can be clamped in this way on the pallet accurately positioned on different machine tools, so that can be carried out on these subsequent processing steps without the workpiece must be re-tensioned and positioned in between. In this case, the quick-release cylinder of the machine tool is assigned in practice, while on the pallet a retractable nipple is mounted, which is clamped form-fitting manner in the quick-release cylinder. This purpose is a ball cage in the quick-release cylinder. In the closed position, the balls are pressed inwards against the retractable nipple. In the open position, the balls can fall into a ring recess or recess of a hydraulic piston and thus release the retractable nipple. The hydraulic piston is pressed to open the quick-release cylinder against the force of a plate spring package. In the closing direction of the hydraulic cylinder is biased by the plate spring assembly. This ensures that even if the hydraulic supply fails, ie when the quick release cylinder is depressurized, the pallet remains taut on the machine tool.

[0003] Die Palette wird häufig durch einen Zuführroboter der Werkzeugmaschine zugeführt. Zum Spannen wird die Palette so auf dem Maschinentisch oder dergleichen abgesetzt, dass die Einzugnippel in die Schnellspannzylinder eingreifen. Sodann wird der zum Öffnen der Schnellspannzylinder anliegende Hydraulik- oder Pneumatikdruck abgelassen und dadurch die Schnellspannzylinder geschlossen und die Palette gespannt. Bei vertikal orientierten Paletten muss dabei die Palette so lange durch den Zuführroboter oder auch eine Bedienperson gehalten werden, bis die Schnellspannzylinder geschlossen sind und die Palette zuverlässig gespannt ist, da sonst die Palette vom Maschinentisch abkippen kann und sich dann nicht mehr zuverlässig spannen lässt. Dieses tritt nicht nur bei exakt vertikal orientierten Paletten auf, sondern immer dann, wenn der gesamte Schwerpunkt der Palette mit allen darauf gespannten Werkstücken etc. so liegt, dass durch Schwerkraft ein Moment auf die Palette ausgeübt wird, welches ein Abkippen der Palette bewirkt. Insbesondere tritt dieses Problem natürlich auch bei über Kopf (Einzugnippel weisen nach oben) angeordneten Paletten auf. The pallet is often fed by a feed robot of the machine tool. For clamping the pallet is placed on the machine table or the like that the retractable nipple engage in the quick release cylinder. Then, the voltage applied to open the quick-release cylinder hydraulic or pneumatic pressure is released, thereby closing the quick-release cylinder and tensioned the pallet. In the case of vertically oriented pallets, the pallet must be held by the feeding robot or an operator until the quick-action clamping cylinders are closed and the pallet is reliably tensioned, since otherwise the pallet can tip off the machine table and can then no longer be clamped reliably. This occurs not only in exactly vertically oriented pallets, but whenever the entire center of gravity of the pallet with all the workpieces clamped on it, etc. is such that a moment is exerted by gravity on the pallet, which causes a tilting of the pallet. In particular, this problem occurs, of course, in over head (retractable nipple have upwards) arranged pallets.

[0004] Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein Verfahren zum Spannen von Paletten oder Werkstücken auf Maschinentischen oder dergleichen zu schaffen, so dass insbesondere vertikal oder über Kopf orientierte Paletten nicht mehr vom Maschinentisch oder dergleichen abkippen können. Proceeding from this, the invention is based on the problem to provide a method for clamping pallets or workpieces on machine tables or the like, so that in particular vertically or overhead-oriented pallets can no longer tip off the machine table or the like.

[0005] Zur Lösung dieses Problems ist das erfindungsgemässe Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Spannmittel während des Einführens des Einzugnippels in den Schnellspannzylinder teilweise geöffnet und erst nach dem Einführen des Einzugnippels in den Schnellspannzylinder vollständig geschlossen wird. To solve this problem, the inventive method is characterized in that the clamping means is partially opened during the insertion of the retractable nipple in the quick release cylinder and fully closed only after the insertion of the retractable nipple in the quick release cylinder.

[0006] Konkret wird vor dem Absetzen der Palette auf der Werkzeugmaschine bzw. deren Maschinentisch der Hydraulikkolben des Schnellspannzylinders mit einem die Kraft des Tellerfederpaketes nicht vollständig überwindenden, geringeren Druck beaufschlagt. Der Hydraulikkolben wird hierdurch leicht angehoben. Durch die Kraft einer zweiten Feder, nämlich eines O-Rings, folgt der Kugelkäfig dem Hydraulikkolben dabei leicht nach, so dass die Kugeln des Kugelkäfigs weiter in der Spannstellung verharren. Wenn nun die Palette abgesetzt und dadurch der Einzugnippel in den Schnellspannzylinder eingeführt wird, drückt der Einzugnippel auf die Kugeln, wodurch der Kugelkäfig gegen die Kraft des O-Rings nach unten gedrückt wird. Die Kugeln können nun in die Ringausnehmung am Hydraulikkolben ausweichen und der Einzugnippel weiter eingeführt werden. Sobald die Kugeln den Rezess am Einzugnippel hintergreifen können, wird der Kugelkäfig durch die Kraft des O-Rings wieder nach oben und die Kugeln in die geschlossene Stellung gedrückt. Die Palette ist nun bereits im Schnellspannzylinder gesichert, wenn auch mit einer geringeren, aber für diesen Anwendungsfall ausreichenden Haltekraft. Sie kann jetzt von dem Zuführroboter losgelassen werden, so dass der Zuführroboter bereits in diesem Stadium wieder zum Erfassen einer weiteren Palette bereitsteht. Der Hydraulikdruck wird nun vollständig von dem Hydraulikkolben genommen und dadurch der Einzugnippel vollständig eingezogen und gespannt. Die Palette ist nun für die Bearbeitung des Werkstücks gesichert. Specifically, prior to discontinuation of the pallet on the machine tool or the machine table of the hydraulic piston of the quick-release cylinder with a force of the disc spring package is not completely overcome, applied lower pressure. The hydraulic piston is thereby slightly raised. Due to the force of a second spring, namely an O-ring, the ball cage follows the hydraulic piston slightly, so that the balls of the ball cage remain in the clamping position. As the pallet is removed and the retractable nipple is inserted into the quick release cylinder, the retractable nipple presses on the balls, pushing the ball cage down against the force of the O-ring. The balls can now escape into the annular recess on the hydraulic piston and the retractable nipple be introduced further. As soon as the balls can reach behind the recess on the draw-in nipple, the ball cage is pushed upwards again by the force of the O-ring and the balls are pressed into the closed position. The pallet is now already secured in the quick release cylinder, albeit with a smaller, but sufficient for this application holding force. It can now be released from the feed robot, so that the feed robot is already ready for detecting another pallet at this stage. The hydraulic pressure is now completely removed from the hydraulic piston, thereby completely retracting and tightening the retractable nipple. The pallet is now secured for machining the workpiece.

[0007] Die Verwendung eines O-Ring ist an sich bekannt, um den Kugelkäfig in Richtung auf den Deckel vorzuspannen, so dass er sich gut an den Halte- und Dichtring, durch welchen der Kugelkäfig im Kolben gehalten wird, anlegt. Neu ist, diesen O-Ring auch als Feder zum Betätigen des Kugelkäfigs während des Spannens des Einszugnippels zu verwenden. The use of an O-ring is known per se to bias the ball cage in the direction of the lid, so that it fits well to the holding and sealing ring through which the ball cage is held in the piston. It is also new to use this O-ring as a spring to operate the ball cage during the tensioning of the suction nipple.

[0008] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. Show it:

Fig. 1 einen Schnellspannzylinder mit den Erfindungsmerkmalen im Vertikalschnitt in vollständig geöffneter Stellung, 1 is a quick-release cylinder with the features of the invention in vertical section in the fully open position,

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CH 695 259 A5 CH 695 259 A5

Fig. 2 den Schnellspannzylinder gemäss Fig. 1 im Vertikalschnitt in teilweise geöffneter Stellung, 2 shows the quick-release cylinder according to FIG. 1 in a vertical section in a partially opened position, FIG.

Fig. 3 den Schnellspannzylinder gemäss Fig. 1 im Vertikalschnitt in geschlossener Stellung. Fig. 3 shows the quick release cylinder according to FIG. 1 in vertical section in the closed position.

[0009] Der in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Schnellspannzylinder 10 dient zum Spannen von Paletten 11. An die Paletten 11 ist zu diesem Zweck in an sich bekannter Art ein Einzugnippel 12 angeschraubt, der in dem Schnellspannzylinder 10 gespannt wird. The quick release cylinder 10 shown in FIGS. 1 to 3 is used for clamping pallets 11. To the pallets 11 a draw-in nipple 12 is screwed for this purpose in a conventional manner, which is stretched in the quick-release cylinder 10.

[0010] Der Schnellspannzylinder 10 weist ein topfartiges Gehäuse 13 auf, welches durch einen Deckel 14 verschlossen ist. Die Seite des Schnellspannzylinders 10 mit dem Deckel 14 wird in der Praxis als Oberseite des Schnellspannzylinders 10 bezeichnet. Diese Seite wird daher mit im Rahmen der Erfindungsbeschreibung als Oberseite bezeichnet, während die gegenüberliegende Seite des Schnellspannzylinders 10 als Unterseite bezeichnet wird. The quick-release cylinder 10 has a pot-like housing 13, which is closed by a cover 14. The side of the quick release cylinder 10 with the lid 14 is referred to in practice as the top of the quick release cylinder 10. This page is therefore referred to in the context of the description of the invention as the top, while the opposite side of the quick release cylinder 10 is referred to as the bottom.

[0011] In dem Gehäuse 13 ist ein Hydraulikkolben 15 verschieblich gelagert. Der Hydraulikkolben 15 wird durch eine Feder, konkret ein Tellerfederpaket 16, vom Deckel 14 weg, also nach unten, gedrückt. Der Hydraulikkolben 15 ist also nach unten durch das Tellerfederpaket 16 vorgespannt. Unter dem Hydraulikkolben 15, also auf der dem Deckel 14 gegenüberliegenden Seite, ist zwischen dem Hydraulikkolben 15 und dem Gehäuse 13 eine Druckkammer 17 angeordnet, in die ein Druckmittel, konkret Hydrauliköl, durch nicht näher gezeigte, an sich bekannte Anschlussbohrungen hineingedrückt werden kann. Durch dieses Druckmittel wird der Hydraulikkolben 15 gegen die Vorspannkraft des Tellerfederpaketes 16 in Richtung auf den Deckel 14 angehoben. In the housing 13, a hydraulic piston 15 is slidably mounted. The hydraulic piston 15 is by a spring, specifically a cup spring package 16, from the cover 14 away, so pressed down. The hydraulic piston 15 is thus biased downward through the plate spring assembly 16. Below the hydraulic piston 15, that is, on the opposite side of the cover 14, a pressure chamber 17 is disposed between the hydraulic piston 15 and the housing 13, in which a pressure medium, specifically hydraulic oil, can be pressed by not shown in detail, known per se connection holes. By this pressure means, the hydraulic piston 15 is raised against the biasing force of the disc spring assembly 16 in the direction of the cover 14.

[0012] In einer Längsmittelbohrung 18 des Hydraulikkolbens 15 ist ein Kugelkäfig 19 angeordnet. Dieser Kugelkäfig 19 stützt sich nach oben gegenüber einen im Deckel 14 gehaltenen Haltering 20 ab. Der Kugelkäfig trägt Kugeln 21, die in Radialrichtung der Längsmittelbohrung 18 gesehen beweglich sind. Die Längsmittelbohrung 18 des Hydraulikkolbens 15 ist weiterhin mit einer Eindrehung 22 versehen. Bei geöffnetem Schnellspannzylinder, also wenn die Druckkammer 17 mit Hydrauliköl beaufschlagt ist, fallen die Kugeln 21 in diese Eindrehung 22 und geben den Einzugnippel 12 frei (Fig. 1). Bei geschlossenem Schnellspannzylinder, also wenn die Druckkammer 17 drucklos ist, werden die Kugeln 21 durch die Längsmittelbohrung 18 des Hydraulikkolbens 15 nach innen gedrückt und hintergreifen einen Rezess 23 am Einzugnippel 12. Der Einzugnippel 12 ist in dieser Position sicher im Schnellspannzylinder 10 gespannt (Fig. 3). Insoweit entspricht der gezeigte Schnellspannzylinder dem aus der EP 0 827 805 A1 vorbekannten Schnellspannzylinder. In a longitudinal center bore 18 of the hydraulic piston 15, a ball cage 19 is arranged. This ball cage 19 is supported upwards against a retaining ring 20 held in the cover 14. The ball cage carries balls 21, which are seen in the radial direction of the longitudinal central bore 18 movable. The longitudinal center bore 18 of the hydraulic piston 15 is further provided with a recess 22. When the quick-release cylinder is open, that is, when the pressure chamber 17 is charged with hydraulic oil, the balls 21 fall into this recess 22 and release the retractable nipple 12 (FIG. 1). When the quick-release cylinder is closed, that is, when the pressure chamber 17 is depressurized, the balls 21 are pressed inwards by the longitudinal center bore 18 of the hydraulic piston 15 and engage behind a recess 23 on the intake nipple 12. The intake nipple 12 is securely clamped in the quick-release cylinder 10 in this position (FIG. 3). In that regard, the quick release cylinder shown corresponds to the previously known from EP 0 827 805 A1 quick-release cylinder.

[0013] Unter dem Kugelkäfig 19 ist eine Feder in Form eines O-Ringes 24 angeordnet. Dieser O-Ring 24 drückt den Kugelkäfig 19 leicht nach oben in Richtung auf den Deckel 14. Der O-Ring 24 wirkt damit entgegengesetzt zur Druckrichtung des Tellerfederpaketes 16. Under the ball cage 19, a spring in the form of an O-ring 24 is arranged. This O-ring 24 pushes the ball cage 19 slightly upward in the direction of the cover 14. The O-ring 24 thus acts opposite to the pressure direction of the plate spring package 16th

[0014] Der insoweit beschriebene Schnellspannzylinder 10 arbeitet wie folgt: The described so far quick-release cylinder 10 operates as follows:

[0015] Ist eine Palette 11 durch den Schnellspannzylinder 10 gespannt und soll aus der Werkzeugmaschine entnommen werden, wird der Schnellspannzylinder 10, wie oben angedeutet, dadurch geöffnet, dass die Druckkammer 17 mit einem vorbestimmten Hydraulikdruck (Öffnungsdruck) beaufschlagt wird. Dieser Öffnungsdruck ist so bemessen, dass die Kraft des Tellerfederpaketes 16 überwunden und der Hydraulikkolben 15 nach oben gegen den Deckel 14 gedrückt wird. Die Kugeln 21 können nun in die Eindrehung 22 am Hydraulikkolben 15 fallen und geben den Rezess 23 am Einzugnippel 12 frei, so dass der Einzugnippel 12 herausgezogen werden kann. Diese geöffnete Stellung ist in Fig. 1 dargestellt. If a pallet 11 is stretched by the quick-release cylinder 10 and should be removed from the machine tool, the quick-release cylinder 10, as indicated above, thereby opened, that the pressure chamber 17 with a predetermined hydraulic pressure (opening pressure) is applied. This opening pressure is dimensioned such that the force of the plate spring assembly 16 is overcome and the hydraulic piston 15 is pressed up against the cover 14. The balls 21 can now fall into the recess 22 on the hydraulic piston 15 and release the recess 23 on the intake nipple 12 so that the retractable nipple 12 can be pulled out. This open position is shown in Fig. 1.

[0016] Bevor nun eine neue Palette 11 zugeführt, also ein Einzugnippel 12 in den Schnellspannzylinder 10 eingeführt wird, wird die Druckkammer 17 mit einem reduzierten Druck (Haltedruck) beaufschlagt. Dieser Haltedruck ist so bemessen, dass der O-Ring 24 gerade entlastet wird. Die Kugeln 21 werden hierbei durch den Hydraulikkolben 15 nach innen gedrückt. Wird nun der Einzugnippel 12 eingeführt, stösst die Unterseite des Einzugnippels 12 auf die Kugeln 21, so dass eine Axialkraft auf den Kugelkäfig 19 ausgeübt wird. Dieser wird infolge der Axialkraft nach unten gegen die Kraft des O-Ringes 24 gedrückt, bis die Kugeln 21 in die Eindrehung 22 am Hydraulikkolben 15 ausweichen können. Der Einzugnippel 12 kann nun vollständig eingeführt werden. Sobald die Kugeln 21 den Rezess 23 hintergreifen können, wird der Kugelkäfig 19 durch die Federkraft des O-Ringes 24 wieder nach oben in Richtung auf den Deckel 14 gedrückt. Die Kugeln 21 werden hierdurch im Zusammenwirken mit der Längsmittelbohrung 18 am Hydraulikkolben 15 nach innen gegen den Rezess 23 am Einzugnippel 12 gedrückt und hintergreifen diesen mit einer ausreichenden Haltekraft (Fig. 2). Before now a new pallet 11 fed, so a retractable nipple 12 is inserted into the quick-release cylinder 10, the pressure chamber 17 with a reduced pressure (holding pressure) is applied. This holding pressure is dimensioned so that the O-ring 24 is just relieved. The balls 21 are in this case pressed by the hydraulic piston 15 inwards. Now, if the retractable nipple 12 is introduced, the bottom of the retractable nipple 12 abuts the balls 21, so that an axial force is exerted on the ball cage 19. This is pressed due to the axial force down against the force of the O-ring 24 until the balls 21 can escape into the recess 22 on the hydraulic piston 15. The retractable nipple 12 can now be fully inserted. Once the balls 21 can engage behind the recess 23, the ball cage 19 is pressed by the spring force of the O-ring 24 back up in the direction of the lid 14. The balls 21 are thereby pressed in cooperation with the longitudinal center bore 18 on the hydraulic piston 15 inwardly against the recess 23 on the intake nipple 12 and engage behind this with a sufficient holding force (Fig. 2).

[0017] Sobald die Palette 11 mit allen zugeordneten Spannzylindern 10 an ihren Einzugnippeln 12 vorpositioniert ist, wird der Hydraulikdruck aus der Druckkammer 17 vollständig abgelassen. Der Hydraulikkolben 15 wird nun durch das Tellerfederpaket 16 vollständig in die geschlossene Position gemäss Fig. 3 gedrückt. Die Palette 11 ist vollständig verspannt. Once the pallet 11 is prepositioned with all associated clamping cylinders 10 at their feed nipples 12, the hydraulic pressure from the pressure chamber 17 is completely drained. The hydraulic piston 15 is now fully pressed by the cup spring assembly 16 in the closed position shown in FIG. The pallet 11 is fully braced.

[0018] Es versteht sich, dass bei mehreren Schnellspannzylindern an der Werkzeugmaschine zum Halten einer Palette 11 nicht alle Schnellspannzylinder erfindungsgemäss ausgebildet sein müssen. Je nach Anwendungsfall reicht es, wenn einer der Schnellspannzylinder, insbesondere der höchstgelegene Schnellspannzylinder, gemäss der Erfindung ausgebildet ist. It is understood that in several quick-release cylinders on the machine tool for holding a pallet 11 not all quick release cylinder according to the invention must be formed. Depending on the application, it is sufficient if one of the quick-release cylinders, in particular the highest-lying quick-release cylinder, according to the invention is formed.

[0019] Das hier beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Schnellspannzylinder, welcher zum Öffnen mit Hydrauliköl in der Druckkammer 17 beaufschlagt wird. Selbstverständlich sind hier auch andere Druckmedien, beispielsweise Druckluft, denkbar. Auch kommt eine elektromagnetische Betätigung des Kolbens 15 in Betracht. The embodiment described here relates to a quick release cylinder, which is acted upon for opening with hydraulic oil in the pressure chamber 17. Of course, here are other media, such as compressed air conceivable. Also comes an electromagnetic actuation of the piston 15 into consideration.

Claims

claims

1. A method for clamping pallets (11) or workpieces on machine tools, holding or carrying devices or handling or processing devices, with a quick-release cylinder (10), in which a feeder

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CH 695 259 A5

Nipple (12) engages, wherein the retractable nipple (12) by a clamping means (19, 21) in the quick-release cylinder (10) is held positively or non-positively, characterized in that the clamping means (19, 21) during insertion of the retractable nipple (12 ) is partially opened in the clamping cylinder (10) and only after complete insertion of the retractable nipple (12) in the clamping cylinder (10) is completely closed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the prestressed in the closing direction clamping means (19, 21) by applying a relative to the opening of the clamping means (19, 21) reduced force is partially opened.

3. The method according to claim 2, characterized in that the clamping means (19, 21) for opening with a pressure medium under a bias voltage of the tensioning means (19, 21) exceeding pressure and for partial opening is acted upon with respect to this pressure reduced pressure.

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