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Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches oder pneumatisches Werkstückspannsystem.
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Solche Werkstückspannsysteme umfassen Spannelemente, die jeweils eine Spannbackenantriebseinheit und eine relativ zu der Spannbackenantriebseinheit bewegliche Spannbacke umfassen, welche mit einem in der Spannbackenantriebseinheit verschiebbar geführten Kolben verbunden ist, der auf wechselnden Seiten mit einem unter Druck gesetzten Fluid (beispielsweise einem flüssigen Hydrauliköl oder mit Druckluft) beaufschlagt wird, um die Spannbacke von einer gelösten Stellung in eine Spannstellung und von der Spannstellung zurück in die gelöste Stellung zu bewegen.
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Die
DE 295 13 907 U1 offenbart ein hydraulisches Werkstückspannsystem mit einem Festanschlag und zwei relativ zu dem Festanschlag beweglichen Spannbacken, die von einer einzigen Spannbackenantriebseinheit angetrieben werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches oder pneumatisches Werkstückspannsystem zu schaffen, welches es erlaubt, gleichzeitig eine Mehrzahl von Werkstücken zu spannen, und dabei eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Abmessungen der zu spannenden Werkstücke aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein hydraulisches oder pneumatisches Werkstückspannsystem gelöst, das mindestens ein Fluidanschlusselement, mindestens zwei relativ zu dem Fluidanschlusselement verschiebbare Spannelemente, die jeweils eine relativ zu dem Fluidanschlusselement verschiebbare Spannbackenantriebseinheit und eine relativ zu der Spannbackenantriebseinheit bewegliche Spannbacke umfassen, und mindestens eine Fluidzuführeinrichtung, mittels welcher ein Fluid von dem Fluidanschlusselement zu der Spannbackenantriebseinheit mindestens eines der Spannelemente zuführbar ist, umfasst.
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Durch das Vorhandensein von mehreren relativ zu dem Fluidanschlusselement verschiebbaren Spannelementen ist das erfindungsgemäße Werkstückspannsystem sehr flexibel einsetzbar und kann für das Spannen von Werkstücken sehr unterschiedlicher Abmessungen verwendet werden.
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Durch das Vorhandensein eines, vorzugsweise ortsfesten, Fluidanschlusselements muss an der externen Fluidzufuhr zu dem Werkstückspannsystem keine Veränderung vorgenommen werden, wenn das Werkstückspannsystem durch Neupositionierung der relativ zu dem Fluidanschlusselement verschiebbaren Spannelemente für das Spannen von Werkstücken unterschiedlicher Abmessungen eingerichtet wird.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fluidanschlusselement als ein Festanschlag des Spannsystems ausgebildet ist. In diesem Fall kann also mindestens ein Werkstück zwischen das Fluidanschlusselement einerseits und eines der relativ zu dem Fluidanschlusselement verschiebbaren Spannelemente andererseits eingespannt werden.
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Grundsätzlich können auf jeder Seite des Fluidanschlusselements beliebig viele verschiebbare Spannelemente angeordnet sein.
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Insbesondere können mindestens zwei verschiebbare Spannelemente auf einander gegenüberliegenden Seiten des Fluidanschlusselements angeordnet sein.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens zwei verschiebbare Spannelemente auf derselben Seite des Fluidanschlusselements angeordnet sind.
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Eine besonders hohe Flexibilität des Werkstückspannsystems wird erzielt, wenn vorgesehen ist, dass mindestens ein zwischen dem Fluidanschlusselement und einem äußeren verschiebbaren Spannelement angeordnetes inneres verschiebbares Spannelement über im wesentlichen den gesamten Bereich zwischen dem Fluidanschlusselement und dem äußeren verschiebbaren Spannelement verschiebbar ist.
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Ebenfalls zu einer erhöhten Flexibilität des erfindungsgemäßen Werkstückspannsystems trägt es bei, wenn mindestens ein auf einer dem Fluidanschlusselement abgewandten Seite eines inneren verschiebbaren Spannelements angeordnetes äußeres verschiebbares Spannelement über im wesentlichen den gesamten Bereich zwischen dem inneren verschiebbaren Spannelement und einem Endanschlag des Spannsystems verschiebbar ist.
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Eine besonders präzise Führung der verschiebbaren Spannelemente wird erzielt, wenn mindestens eines der verschiebbaren Spannelemente an mindestens einem Führungsrohr des Spannsystems verschiebbar geführt ist.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch vorgesehen sein, dass mindestens eines der verschiebbaren Spannelemente an einer Grundplatte des Spannsystems verschiebbar geführt ist.
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Als günstig hat es sich ferner erwiesen, wenn mindestens ein verschiebbares Spannelement einen verschiebbaren Anschlag für ein mittels eines anderen Spannelements gespanntes Werkstück bildet. Auf diese Weise kann darauf verzichtet werden, zusätzlich zu den verschiebbaren Spannelementen noch gesonderte, verschiebbare Anschläge an dem Werkstückspannsystem vorzusehen, was die Anzahl der für den Aufbau des Werkstückspannsystems benötigten Elemente sowie den Zeitbedarf für eine Umrüstung des Werkstückspannsystems für das Spannen neuer Werkstücke verringert.
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Grundsätzlich könnte das unter Druck gesetzte Fluid einem verschiebbaren Spannelement von dem Fluidanschlusselement aus mittels eines flexiblen Druckschlauches zugeführt werden.
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Als weitaus günstiger hat es sich jedoch erwiesen, wenn mindestens eine Fluidzuführeinrichtung, mittels welcher ein Fluid von dem Fluidanschlusselement zu mindestens einem der Spannelemente zuführbar ist, mindestens ein Rohr umfasst, welches im Gegensatz zu einem flexiblen Schlauch im wesentlichen formstabil ausgebildet ist.
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Ein solches Rohr der Fluidzuführeinrichtung kann insbesondere in einer ortsfesten Aufnahme verschiebbar angeordnet sein.
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Eine solche ortsfeste Aufnahme kann insbesondere an einem Führungsrohr einer Teleskopverrohrung des Werkstückspannsystems vorgesehen sein.
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Wenn ein solches Führungsrohr mit einer Arretiereinrichtung für mindestens ein verschiebbares Spannelement versehen ist, so kann das Führungsrohr der Teleskopverrohrung zusätzlich zu seiner Funktion für die Fluidzufuhr zu dem verschiebbaren Spannelement auch zur Positionierung und Fixierung mindestens einer der verschiebbaren Spannelemente des Werkstückspannsystems dienen und erfüllt somit eine doppelte Funktion.
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Vorteilhafterweise ist in diesem Fall vorgesehen, dass mindestens ein verschiebbares Spannelement mit einer mit dem Führungsrohr zusammenwirkenden Arretiereinrichtung versehen ist.
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Eine solche Arretiereinrichtung des mindestens einen verschiebbaren Spannelements ist vorteilhafterweise von dem Führungsrohr lösbar, um das Spannelement längs des Führungsrohrs zu verschieben.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spannsystems ist vorgesehen, dass die Fluidzuführeinrichtung mindestens zwei Rohre umfasst, wobei mindestens eines der Rohre in einem anderen Rohr verschiebbar angeordnet ist.
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Ein besonders flexibles Werkstückspannsystem erhält man, wenn die Fluidzuführeinrichtung mindestens drei Rohre umfasst, wobei mindestens eines der Rohre in einem zweiten Rohr verschiebbar angeordnet ist und dieses zweite Rohr wiederum verschiebbar in einem dritten Rohr verschiebbar angeordnet ist.
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Ein besonders kompakter Aufbau des Werkstückspannsystems wird erzielt, wenn mindestens ein Rohr mindestens eines der verschiebbaren Spannelemente durchsetzt. In diesem Fall können die Spannelemente und der Zwischenraum zwischen den Spannelementen selbst für die Anordnung der Fluidzuführeinrichtung verwendet werden, so dass es nicht erforderlich ist, vor oder hinter den Spannelementen zusätzlichen Raum für die Anordnung der Fluidzuführeinrichtung zur Verfügung zu stellen.
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Zu einer kompakten Bauweise des erfindungsgemäßen Spannsystems trägt es ferner bei, wenn mindestens ein Rohr das Fluidanschlusselement durchsetzt.
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Auf diese Weise kann auch sehr einfach eine Fluidverbindung zwischen einem Fluidanschluss des Fluidanschlusselements einerseits und dem Innenraum des Rohrs der Fluidzuführeinrichtung andererseits hergestellt werden.
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Um bei einer Verschiebung der verschiebbaren Spannelemente zur Einrichtung des Spannsystems für neue Werkstücke automatisch auch die Fluidzuführeinrichtung auf die neue Position der verschiebbaren Spannelemente einzustellen, ist es günstig, wenn mindestens ein Rohr der Fluidzuführeinrichtung so an einem der verschiebbaren Spannelemente festgelegt ist, dass es bei einer Verschiebung des betreffenden Spannelements zusammen mit diesem Spannelement verschoben wird.
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Besonders günstig ist es, wenn jedem der verschiebbaren Spannelemente jeweils mindestens ein Rohr einer Fluidzuführeinrichtung zugeordnet ist, über welches das betreffende verschiebbare Spannelement mit einem Fluid versorgt wird, wobei das betreffende Rohr so an dem jeweils zugeordneten verschiebbaren Spannelement festgelegt ist, dass es bei einer Verschiebung des zugeordneten Spannelements zusammen mit dem betreffenden Spannelement verschoben wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkstückspannsystems ist vorgesehen, dass ein Hydraulikfluid in vier Teleskoprohre umfassenden Fluidzuführeinrichtungen zu den Spannbackenantriebseinheiten von vier verschiebbaren Spannelementen vor und zurück fließt.
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Die Spannbackenantriebseinheiten der verschiebbaren Spannelemente werden dabei vor dem Spannvorgang mechanisch durch eine Innensechskantschraube aus der Verzahnung mit einem Zahnstangenbereich eines Teleskoprohrs gelöst und von Hand an die gewünschte Arbeitsposition verschoben. Danach wird die Spannbackenantriebseinheit wieder in der Verzahnung des Teleskoprohrs arretiert.
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Nach Einlegen der Werkstücke kann dann Druck über einen zentralen Festanschlag, der als Fluidanschlusselement des Spannsystems dient, aufgebracht werden, so dass allen vier Spannbackenantriebseinheiten unter Druck stehendes Hydraulikfluid zugeführt wird und die Spannbackenantriebseinheiten die jeweils zugeordneten beweglichen Spannbacken gegen die zu spannenden Werkstücke bewegen.
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Die Spannbewegung der Spannbacken ist dabei jeweils zu dem zentralen Festanschlag hin gerichtet. Dabei dienen die Spannbackenantriebseinheiten der innenliegenden verschiebbaren Spannelemente jeweils wieder als Anschlag für das Werkstück, das mit der Spannbacke des benachbarten außenliegenden Spannelements gespannt wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Werkstückspannsystems;
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2 eine schematische Vorderansicht des Spannsystems aus 1;
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3 eine Seitenansicht des Werkstückspannsystems von links, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeils 3 in 2;
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4 eine schematische Draufsicht auf das Werkstückspannsystem von oben;
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5 einen schematischen vertikalen Längsschnitt durch das Werkstückspannsystem aus 4, längs der Linie 5-5 in 4;
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6 einen schematischen vertikalen Längsschnitt durch das Werkstückspannsystem aus 4, längs der Linie 6-6 in 4;
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7 einen schematischen vertikalen Längsschnitt durch das Werkstückspannsysttem aus 4, längs der Linie 7-7 in 4;
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8 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs I aus 7;
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9 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs II aus 7;
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10 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs III aus 6;
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11 einen schematischen vertikalen Querschnitt durch einen Festanschlag des Werkstückspannsystems aus 4, längs der Linie 11-11 in 4;
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12 einen schematischen vertikalen Querschnitt durch ein verschiebbares Spannelement des Werkstückspannsystems aus 4, längs der Linie 12-12 in 4;
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13 eine der 2 entsprechende schematische Vorderansicht des Werkstückspannsystems, nachdem ein rechtes inneres Spannelement von einer extrem linken Stellung in eine extrem rechte Stellung verschoben worden ist;
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14 einen der 5 entsprechenden schematischen vertikalen Längsschnitt durch das Werkstückspannsystem, nachdem das rechte innere Spannelement von der extrem linken Stellung in die extrem rechte Stellung verschoben worden ist;
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15 eine der 2 entsprechende Vorderansicht des Werkstückspannsystems, nachdem vier Werkstücke in Spannposition an dem Werkstückspannsystem angeordnet worden sind, in gelöstem Zustand;
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16 einen der 6 entsprechenden schematischen vertikalen Längsschnitt durch das Werkstückspannsystem, nachdem die vier Werkstücke in Spannposition an dem Werkstückspannsystem angeordnet worden sind, in gelöstem Zustand;
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17 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs IV aus 16;
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18 eine der 15 entsprechende schematische Vorderansicht des Werkstückspannsystems mit den vier daran angeordneten Werkstücken, in gespanntem Zustand;
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19 einen der 16 entsprechenden schematischen vertikalen Längsschnitt durch das Werkstückspannsystem mit den daran angeordneten Werkstücken, in gespanntem Zustand; und
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20 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs V aus 19.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Ein in den 1 bis 20 dargestelltes, als Ganzes mit 100 bezeichnetes Werkstückspannsystem umfasst eine sich in einer Längsrichtung 102 des Spannsystems 100 erstreckende Grundplatte 104, die an ihren Enden mit jeweils einem Endanschlag 106 und im wesentlichen mittig mit einem zentralen Festanschlag 108 versehen ist.
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Zwischen dem Festanschlag 108 und dem linken Endanschlag 106a sind an der Grundplatte 104 ein linkes äußeres Spannelement 110a und ein linkes inneres Spannelement 112a in der Längsrichtung 102 des Spannsystems 100 verschieblich geführt.
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Dabei ist das innere Spannelement 112a zwischen dem äußeren Spannelement 110a und dem Festanschlag 108 angeordnet.
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Entsprechend sind zwischen dem Festanschlag 108 und dem rechten Endanschlag 106b ein rechtes äußeres Spannelement 110b und ein rechtes inneres Spannelement 112b verschiebbar an der Grundplatte 104 geführt.
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Die Grundplatte 104 weist eine Mehrzahl von Befestigungsmittel-Durchtrittsöffnungen 114 auf, durch welche Befestigungsmittel und oder Positionierhülsen hindurchtreten können, um das Spannsystem 100 beispielsweise auf einem Maschinentisch festzulegen und zu positionieren.
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Wie am besten aus den Detaildarstellungen der 10 und 12 zu ersehen ist, umfasst jedes der Spannelemente 110, 112 jeweils eine Spannbackenantriebseinheit 116 und eine relativ zu der Spannbackenantriebseinheit 116 bewegliche Spannbacke 118, die mit mehreren Anlageflächen 120 für ein einzuspannendes Werkstück 122 versehen ist.
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Jede Spannbackenantriebseinheit 116 ist an ihrer Unterseite mit Führungselementen 123 versehen, welcher einen oberen Steg 125 der im Querschnitt T-förmigen Grundplatte 104 hintergreifen (siehe 12).
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An jeder Spannbacke 118 ist mindestens ein Kolben 124 festgelegt, der in einem in der zugehörigen Spannbackenantriebseinheit 116 vorgesehenen Zylinder 126 in der Längsrichtung 102 verschiebbar geführt ist.
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Der Zylinder 126 weist einen konisch zulaufenden Endabschnitt 128 auf, in welchen ein erster Fluidkanal 130 der Spannbackenantriebseinheit 116 mündet.
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Ein zweiter Fluidkanal 132 der Spannbackenantriebseinheit 116 mündet in einen Bereich 134 des Zylinders 126, welcher zwischen der Spannbacke 118 und einem in radialer Richtung abstehenden ringförmigen Bund 136 des Kolbens 124 angeordnet ist.
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Wenn dem Endabschnitt 128 des Zylinders 126 durch den ersten Fluidkanal 130 ein unter Druck stehendes erstes Fluid zugeführt wird, so übt dieses erste Fluid einen Druck auf die Stirnfläche 138 des Kolbens 124 aus, wodurch der Kolben 124 und damit die Spannbacke 118 längs der Längsrichtung 102 in Richtung auf den Festanschlag 108 zu verschoben wird, so dass das Werkstück 122 eingespannt wird.
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Wird hingegen dem Bereich 134 des Zylinders 126 über den zweiten Fluidkanal 132 ein unter Druck stehendes zweites Fluid zugeführt, so wird der Bund 136 des Kolbens 124 von diesem zweiten Fluid mit einem Druck beaufschlagt, so dass sich der Kolben 124 und damit die Spannbacke 118 längs der Längsrichtung 102 von dem Festanschlag 108 wegbewegt und das Werkstück 122 gelöst wird.
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Bei der Spannbackenantriebseinheit 116 handelt es sich also um eine doppeltwirkende Antriebseinheit.
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Die Zufuhr des ersten Fluids und des zweiten Fluids zu den Spannbackenantriebseinheiten 116 der Spannelemente 110, 112 erfolgt mittels eines als Ganzes mit 140 bezeichneten Teleskopverrohrungssystems, das mehrere, beispielsweise vier, jeweils als Teleskoprohre ausgebildete Fluidzuführeinrichtungen 142 umfasst.
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Eine erste Fluidzuführeinrichtung 142a dient dazu, die linken Spannelemente 110a, 112a mit dem ersten Fluid zu versorgen.
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Eine zweite Fluidzuführeinrichtung 142b dient dazu, die linken Spannelemente 110a, 112a mit dem zweiten Fluid zu versorgen.
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Eine dritte Fluidzuführeinrichtung 142c dient dazu, die rechten Spannelemente 110b, 112b mit dem ersten Fluid zu versorgen.
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Eine vierte Fluidzuführeinrichtung 142d dient dazu, die rechten Spannelemente 110b, 112b mit dem zweiten Fluid zu versorgen.
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Der Aufbau dieser Fluidzuführeinrichtungen 142 wird im folgenden am Beispiel der ersten Fluidzuführeinrichtung 142a unter Bezugnahme auf die 7, 8, 11 und 12 erläutert.
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Diese Fluidzuführeinrichtung 142a umfasst ein Führungsrohr 144, das an seinem rechten Ende an der Innenseite des rechten Endanschlags 106b festgelegt ist oder in dem Festanschlag 108 festgehalten wird.
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Dieses Führungsrohr 144 verläuft mit seiner Rohrachse parallel zur Längsrichtung 102 des Spannsystems, durchsetzt mit dem Führungsrohr 144 koaxiale Durchgangsbohrungen 146 in dem rechten äußeren Spannelement 110b und dem rechten inneren Spannelement 112b und endet in einer ebenfalls koaxial zu dem Führungsrohr 144 ausgebildeten ersten Fluidkammer 148 des Festanschlags 108.
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Das Führungsrohr 144 weist eine Fluidkammer 150 auf, welche sich von der dem Endanschlag 106b abgewandten Stirnseite des Führungsrohrs 144 aus bis ungefähr zur Mitte des Führungsrohrs 144 erstreckt und zur Aufnahme eines mit geringem Spiel in der Fluidkammer 150 längs der Längsrichtung 102 geführten Mittelrohrs 152 dient, welches zumindest teilweise in die Fluidkammer 150 des Führungsrohrs 144 sowie in die erste Fluidkammer 148 des Festanschlags 108 eintaucht.
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Zwischen der Begrenzungswand der ersten Fluidkammer 148 und der Außenwand des Mittelrohrs 152 verbleibt ein Zwischenraum 154, der über einen ersten Fluidkanal 156 in dem Festanschlag 108 (siehe 11) mit einem ersten Fluidanschluss 158 des Festanschlags 108 in Verbindung steht.
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Der Festanschlag 108 bildet somit ein Fluidanschlusselement 159 des Spannsystems 100.
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Das erste Fluid kann von dem ersten Fluidanschluss 158 des Festanschlags 108 durch den ersten Fluidkanal 156 und den Zwischenraum 154 sowie durch den Zwischenraum zwischen der Außenwand des Mittelrohrs 152 und der Begrenzungswand der Fluidkammer 150 in dem Führungsrohr 144 in die Fluidkammer 150 des Führungsrohrs 144 und von dort in den hohlzylindrischen Innenraum 160 des an beiden Enden offenen Mittelrohrs 152 gelangen.
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Das dem Führungsrohr 144 abgewandte zweite Ende des Mittelrohrs 152 erstreckt sich durch eine Durchgangsbohrung 161 in der Spannbacke 118 des linken inneren Spannelements 112a hindurch in eine gestufte Durchgangsbohrung 162 in der Spannbackenantriebseinheit 116 des linken inneren Spannelements 112a hinein, wo das Mittelrohr 152 endet.
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Das Mittelrohr 152 ist an der Spannbackenantriebseinheit 116 des linken inneren Spannelements 112a festgelegt, so dass sich das Mittelrohr 152 zusammen mit dem linken inneren Spannelement 112a bewegt, wenn das linke innere Spannelement 112a längs der Längsrichtung 102 des Spannsystems 100 verschoben wird.
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Die gestufte Durchgangsbohrung 162 der Spannbackenantriebseinheit 116 des linken inneren Spannelements 112a, in welcher das Mittelrohr 152 mündet, ist über den ersten Fluidkanal 130 mit dem Endabschnitt 128 des Zylinders 126 der Spannbackenantriebseinheit 116 verbunden, so dass der Kolben 124 der Spannbackenantriebseinheit 116 auf diese Weise mit dem ersten Fluid beaufschlagt werden kann.
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In den hohlzylindrischen Innenraum 160 des Mittelrohrs 152 taucht ein freies Ende eines Innenrohrs 166 ein, welches in dem Mittelrohr 152 längs der Längsrichtung 102 des Spannsystems 100 verschieblich geführt ist und ebenfalls einen an beiden Enden des Innenrohrs 166 offenen, hohlzylindrischen Innenraum 168 aufweist.
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Dieses Innenrohr 166 erstreckt sich durch die gestufte Durchgangsbohrung 162 in der Spannbackenantriebseinheit 116 des linken inneren Spannelements 112a, durch eine Durchgangsbohrung 170 in der Spannbacke 118 des linken äußeren Spannelements 110a und eine Durchgangsbohrung 172 in der Spannbackenantriebseinheit 116 des linken äußeren Spannelements 110a hindurch und steht auf der dem Festanschlag 108 abgewandten Seite der Spannbackenantriebseinheit 116 des linken äußeren Spannelements 110a über diese Spannbackenantriebseinheit 116 über.
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Das überstehende Ende des Innenrohrs 166 ist mit einer auf dieses Ende aufgesetzten Abschlusskappe 174 verschlossen.
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Das Innenrohr 166 ist an der Spannbackenantriebseinheit 116 des linken äußeren Spannelements 110a festgelegt, so dass sich das Innenrohr 166 zusammen mit dem linken äußeren Spannelement 110a bewegt, wenn das linke äußere Spannelement 110a längs der Längsrichtung 102 des Spannsystems 100 verschoben wird.
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Im Bereich der Durchgangsbohrung 172 in der Spannbackenantriebseinheit 116 des linken äußeren Spannelements 110a ist das Innenrohr 166 mit radial verlaufenden Durchtrittsöffnungen 176 versehen, durch welche das erste Fluid aus dem Innenraum 168 des Innenrohrs 166 in die Durchgangsbohrung 172, von dort in den ersten Fluidkanal 130 der Spannbackenantriebseinheit 116 des Finken äußeren Spannelements 110a und von dort in den Endabschnitt 128 des Zylinders 126 dieser Spannbackenantriebseinheit 116 gelangen kann.
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Somit kann der Kolben 124 der Spannbackenantriebseinheit 116 des linken äußeren Spannelement 110a mit dem ersten Fluid beaufschlagt werden, welches aus dem Innenraum 160 des Mittelrohrs durch den Innenraum 168 des Innenrohrs 166 und den ersten Fluidkanal 130 der Spannbackenantriebseinheit 116 des linken äußeren Spannelements 110a in den Zylinder 126 dieser Spannbackenantriebseinheit 116 gelangt.
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Das Innenrohr 166, das Mittelrohr 152 und das Führungsrohr 144 der Fluidzuführeinrichtung 142a sind mittels (nicht dargestellten) Dichtringen, die in Dichtringaufnahmenuten 178 angeordnet sind, gegenüber den Spannelementen 110, 112 und gegenüber dem Festanschlag 108, welche sie durchsetzen, abgedichtet, um ein Austreten des ersten Fluids aus dem Innenraum der ersten Fluidzuführeinrichtung 142a zu vermeiden.
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Die zweite Fluidzuführeinrichtung 142b ist entsprechend der ersten Fluidzuführeinrichtung 142a aufgebaut, wobei das Führungsrohr 144 der zweiten Fluidzuführeinrichtung 142b an dem rechten Endanschlag 106b festgelegt ist und Durchgangsbohrungen 146 in den Spannbacken 118 und in den Spannbackenantriebseinheiten 116 der rechten Spannelemente 110b, 112b durchsetzt und in einer zweiten Fluidkammer 180 des Festanschlags 108 mündet, die über einen zweiten Fluidkanal 182 des Festanschlags 108 mit einem zweiten Fluidanschluss 184 des Festanschlags 108 verbunden ist.
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Das in dem Führungsrohr 144 der zweiten Fluidzuführeinrichtung 142b geführte Mittelrohr 152 erstreckt sich durch eine Durchgangsbohrung 161 in der Spannbacke 118 des linken inneren Spannelements 112a bis in eine gestufte Durchgangsbohrung 162 der Spannbackenantriebseinheit 116 des linken inneren Spannelements 112a, die über den zweiten Fluidkanal 132 mit dem Bereich 134 des Zylinders 126 dieser Spannbackenantriebseinheit 116 verbunden ist, so dass der ringförmige Bund 136 des Kolbens 124 dieser Spannbackenantriebseinheit 116 über das Mittelrohr 152 mit dem zweiten Fluid beaufschlagbar ist.
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Das in dem Mittelrohr 152 der zweiten Fluidzuführeinrichtung 142b geführte Innenrohr 166 erstreckt sich durch eine Durchgangsbohrung 170 in der Spannbacke 118 des linken äußeren Spannelements 110a und eine Durchgangsbohrung 172 in der Spannbackenantriebseinheit 116 des linken äußeren Spannelements 110a hindurch und ist an seinem dem Festanschlag 108 abgewandten Ende mit einer Abschlusskappe 174 verschlossen.
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Der Abschlusskappe 174 ist eine Ausnehmung 175 im Endanschlag 106a zugeordnet, welche die Abschlusskappe 174 aufnimmt, wenn die Spannbackenantriebseinheit 116 des linken äußeren Spannelements 110a so weit nach links verschoben ist, dass es mit seiner linken Seitenfläche an der rechten Seitenfläche des linken Endanschlags 106a anliegt.
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Der Innenraum 168 dieses Innenrohrs 166 ist über radiale Durchtrittsöffnungen 176 mit dem zweiten Fluidkanal 132 der Spannbackenantriebseinheit 116 des linken äußeren Spannelements 110a verbunden, so dass der ringförmige Bund 136 des Kolbens 124 der Spannbackenantriebseinheit 116 des linken äußeren Spannelements 110a über das Innenrohr 166 der zweiten Fluidzuführeinrichtung 142b mit dem zweiten Fluid beaufschlagbar ist.
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Die dritte Fluidzuführeinrichtung 142c ist spiegelsymmetrisch zu der ersten Fluidzuführeinrichtung 142a ausgebildet, so dass die Stirnflächen 138 der Kolben 124 der Spannbackenantriebseinheiten 116 der rechten Spannelemente 110b, 112b mittels der dritten Fluidzuführeinrichtung 142c mit dem ersten Fluid beaufschlagbar sind.
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Die vierte Fluidzuführeinrichtung 142d ist spiegelsymmetrisch zu der zweiten Fluidzuführeinrichtung 142b ausgebildet, so dass die ringförmigen Bunde 136 der Kolben 124 der Spannbackenantriebseinheiten 116 der rechten Spannelemente 110b, 112b mittels der vierten Fluidzuführeinrichtung 142d mit dem zweiten Fluid beaufschlagbar sind.
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Wie am besten aus den 1, 2 und 12 zu ersehen ist, sind die Führungsrohre 144 an ihrer Außenseite mit jeweils einem Zahnstangenbereich 186 versehen, dessen Zähne im wesentlichen vertikal ausgerichtet sind und in der Längsrichtung 102 des Spannsystems 100 aufeinanderfolgen, wobei der Mittenabstand aufeinanderfolgender Zähne beispielsweise ungefähr 1 mm beträgt.
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Jede Spannbackenantriebseinheit 116, die von jeweils zwei Führungsrohren 144 durchsetzt wird, ist mit zwei Arretierplatten 188 versehen (siehe 12), die ebenfalls Zahnstangenbereiche aufweisen und von denen jeweils eine mit jeweils einem Zahnstangenbereich 186 eines der Führungsrohre 144 in Eingriff steht.
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Jede Arretierplatte 188 ist mittels einer Halteplatte 190 in jeweils einer Arretierplattenaufnahme 192 der Spannbackenantriebseinheit 116 gehalten.
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Jede Halteplatte 190 ist mittels mehrerer, beispielsweise jeweils vier, Befestigungsschrauben an der Spannbackenantriebseinheit 116 gehalten und weist ein mit einem Innengewinde versehenes Durchgangsloch 194 auf, in welches ein Außengewinde einer Innensechskantschraube 196 eingedreht ist. Ein Fortsatz der Innensechskantschraube 196 durchsetzt eine Durchtrittsöffnung 198 in der Arretierplatte 188 und trägt ein Federelement 200, welches die Arretierplatte 188 gegen den Gewindeabschnitt 201 der Innensechskantschraube 196 vorspannt.
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Durch Herausdrehen der Innensechskantschraube 196 aus der Halteplatte 190 kann somit die Arretierplatte 188 aus dem Eingriff mit dem Zahnstangenbereich 186 des jeweils zugeordneten Führungsrohrs 144 gelöst werden, so dass nach Lösen beider Arretierplatten 188 einer Spannbackenantriebseinheit 116 die betreffende Spannbackenantriebseinheit 116 zusammen mit der zugehörigen Spannbacke 118 in der Längsrichtung 102 des Spannsystems 100 verschoben werden kann, bis die gewünschte Arbeitsposition für das aus der Spannbackenantriebseinheit 116 und der Spannbacke 118 bestehende Spannelement 110 bzw. 112 erreicht ist.
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In dieser gewünschten Arbeitsposition wird die Spannbackenantriebseinheit 116 durch Eindrehen der Innensechskantschrauben 196 in die zugehörigen Halteplatten 190 und das daraus resultierende Ineingriffbringen der zugehörigen Arretierplatten 188 mit den Zahnstangenbereichen 186 der Führungsrohre 144 arretiert.
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Auf diese Weise kann jedes innere Spannelement 112a, 112b über den gesamten Bereich zwischen dem Festanschlag 108 und dem jeweils zugeordneten äußeren Spannelement 110a bzw. 110b in der Längsrichtung 102 des Spannsystems 100 verschoben werden, und zwar in einem Raster von beispielsweise 1 mm.
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Ebenso kann jedes äußere Spannelement 110a, 110b über den gesamten Bereich zwischen dem jeweils zugeordneten inneren Spannelement 112a bzw. 112b und dem jeweils zugeordneten Endanschlag 106a bzw. 106b verschoben werden.
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In dem in 2 dargestellten Zustand des Spannsystems 100 befindet sich das rechte innere Spannelement 112b in seiner maximal linken Position, in welcher die linke Seitenfläche der Spannbacke 118 lediglich um ihre Hubstrecke (von beispielsweise maximal 5 mm) von der rechten Seitenfläche des Festanschlags 108 beabstandet ist.
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In dem in 13 dargestellten Zustand des Spannsystems 100 ist das rechte innere Spannelement 112b gegenüber dem Zustand aus 2 von seiner maximal linken in seine maximal rechte Position verschoben worden, in welcher die rechte Seitenfläche der Spannbackenantriebseinheit 116 des rechten inneren Spannelements 112b nur um die Hubstrecke (von beispielsweise maximal 5 mm) von der linken Seitenfläche der Spannbacke 118 des rechten äußeren Spannelements 110b beabstandet ist.
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In dem in 13 dargestellten Zustand kann somit zwischen den Festanschlag 108 und das rechte innere Spannelement 112b ein breites Werkstück 122 eingespannt werden, während zwischen das rechte innere Spannelement 112b und das rechte äußere Spannelement 110b ein schmales Werkstück 122 eingespannt werden kann.
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Im Zustand der 2 hingegen kann zwischen den Festanschlag 108 und das rechte innere Spannelement 112b ein schmales Werkstück 122 eingespannt werden, während zwischen das rechte innere Spannelement 112b und das rechte äußere Spannelement 110b ein breites Werkstück 122 eingespannt werden kann.
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In 15 ist ein Zustand des Spannsystems 100 dargestellt, in welchem sich die Spannelemente des Spannsystems 100 in den in 2 dargestellten Arbeitspositionen befinden und Werkstücke 122 jeweils zwischen einer Spannbacke 118 und dem der jeweiligen Spannbacke zugeordneten Anschlag angeordnet, aber noch nicht gespannt worden sind.
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Wie 15 zu entnehmen ist, ist den Spannbacken 118 der inneren Spannelemente 112a, 112b jeweils der Festanschlag 108 als gegenüberstehender Anschlag zugeordnet.
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Der Festanschlag 108 ist daher mit Anlageflächen 202 zum Anlegen von Werkstücken 122 versehen.
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Den Spannbacken 118 der äußeren Spannelemente 110a, 110b hingegen sind die Spannbackenantriebseinheiten 116 der inneren Spannelemente 112a bzw. 112b als gegenüberstehender Anschlag zugeordnet. Daher sind auch die Spannbackenantriebseinheiten 116 der inneren Spannelemente 112a, 112b an ihren der eigenen Spannbacke 118 abgewandten Seitenflächen mit Anlageflächen 204 zum Anlegen von Werkstücken 122 versehen.
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Aus dem in den 15 bis 17 dargestellten gelösten Zustand wird das Spannsystem 100 in den in den 18 bis 20 dargestellten gespannten Zustand überführt, indem das erste Fluid mittels außerhalb des Spannsystems 100 angeordneter, nicht dargestellter Druckbeaufschlagungsmittel mit einem Betriebsdruck von beispielsweise ungefähr 400 bar beaufschlagt und zugleich das zweite Fluid entlastet wird.
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Hierdurch drückt das erste Fluid, welches auf die Stirnflächen 138 der Kolben 124 in den Spannbackenantriebseinheiten 116 einwirkt, die Kolben 124 und damit die Spannbacken 118 in die Richtung zu dem Festanschlag 108 hin, so dass die Werkstücke 122 zwischen jeweils einer Spannbacke 118 und einem zugehörigen, gegenüberliegenden Anschlag (Festanschlag 108 oder Spannbackenantriebseinheit 116 eines inneren Spannelements 112) eingespannt werden.
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Die für die Verdrängung der Kolben 124 benötigte Menge des ersten Fluids wird dabei über die Fluidzuführeinrichtungen 142 den Spannbackenantriebseinheiten 116 zugeführt, während die gleichzeitig verdrängte Menge des zweiten Fluids über die Fluidzuführeinrichtungen 142 aus den Spannbackenantriebseinheiten 116 abgeführt wird.
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Zum Lösen der Werkstücke 122 wird das erste Fluid entlastet und das zweite Fluid mit dem Betriebsdruck von beispielsweise ungefähr 400 bar beaufschlagt, so dass das zweite Fluid, welches auf die ringförmigen Bunde 136 der Kolben 124 in den Spannbackenantriebseinheiten 116 einwirkt, die Kolben 124 und damit die Spannbacken 118 in der Richtung von dem Festanschlag 108 weg bewegt, so dass sich die Spannbacken 118 von dem jeweils zugeordneten gegenüberliegenden Anschlag wegbewegen und die Werkstücke 122 wieder freigeben.
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Das vorstehend beschriebene Spannsystem 100 ermöglicht es somit, gleichzeitig vier Werkstücke 122 unterschiedlicher Breite, d. h. unterschiedlicher Erstreckung in der Längsrichtung 102 des Spannsystems 100, zu spannen.
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Dabei werden die für die Betätigung der Spannbacken 118 erforderlichen Fluide zentral über den als Fluidanschlusselement 159 dienenden Festanschlag 108 zugeführt, und die für die Fluidzufuhr zu den Spannbackenantriebseinheiten 116 erforderliche Verrohrung wird bei einer Verschiebung der Spannbackenantriebseinheiten 116 in der Längsrichtung 102 des Spannsystems 100 automatisch mit den Spannbackenantriebseinheiten 116 mitbewegt.
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Bei symmetrischer Anordnung der inneren Spannelemente 112 heben sich die Spannkräfte am mittigen Festanschlag 108 gegenseitig auf.
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Bei symmetrischer Anordnung aller Spannelemente 110, 112 heben sich die Spannkräfte sowohl am mittigen Festanschlag 108 als auch an den inneren Spannelementen 112 gegenseitig auf.
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Die Spannbacken 118, die Spannbackenantriebseinheiten 116, der Festanschlag 108 und die Grundplatte 104 des Spannsystems 100 können aus hochfestem Werkzeugstahl, beispielsweise aus dem Stahl mit der Materialnummer 1.2312, gefertigt sein.
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Alle verschleißbeanspruchten Elemente des Spannsystems 100 können nitriert und/oder korrosionshemmend beschichtet sein.
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Bei einer (nicht dargestellten) Variante der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eines Werkstückspannsystems sind der erste Fluidanschluss 158 und der zweite Fluidanschluss 184 des Festanschlags 108 nicht an einer Seitenfläche des Festanschlags, sondern an einer der Grundplatte 104 zugewandten Unterseite des Festanschlags 108 angeordnet und werden mittels O-Ring-Anschlüssen durch in die Grundplatte 104 integrierte Fluidzuführkanäle mit dem ersten Fluid beziehungsweise mit dem zweiten Fluid versorgt. Bei dieser Ausführungsform entfallen somit auch die sonst zu den seitlich angeordneten Fluidanschlüssen führenden Fluidzuführschläuche.
