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Die
Erfindung betrifft eine Verpressvorrichtung für rohrförmige Werkstücke mit
einer mindestens zweigliedrigen Pressschlinge, deren Glieder gelenkig
miteinander verbunden sind und die einen Öffnungsbereich für das Einführen der
Werkstücke
aufweist, und mit einer zweifach doppelarmigen Übertragungszange für die Verbindung
der Pressschlinge mit einer Antriebseinheit, wobei zwischen der
Pressschlinge und der Übertragungszange
auf jeder Seite des Öffnungsbereichs
Kopplungselemente angeordnet sind.
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Durch
das
DE 297 21 759
U1 ist es bekannt, zwischen den freien Enden der Pressschlinge
und der Übertragungszange
Paarungen von Zylinderflächen
vorzusehen, durch die das Zusammenziehen der Pressschlinge mittels
der Übertragungszange
ermöglicht
wird. Diese Ausbildung der Kupplungsstellen ist zwar hoch belastbar,
jedoch kann dadurch die Ebene, in der die Pressschlinge liegt, nicht
gegenüber
der Übertragungszange
und der Antriebseinheit verschwenkt werden, die infolgedessen immer
senkrecht zur Werkstückachse
ausgerichtet sind. Dies kann zu Schwierigkeiten bei Arbeiten unter
beengten Raumverhältnissen
führen.
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Durch
die
EP 1 201 371 B1 ist
es bekannt, solche Kupplungsstellen durch paarungsfähige Kugelflächen zu
ersetzen, um die Ebene, in der die Pressschlinge liegt, gegenüber der Übertragungszange
und der Antriebseinheit verschwenkbar zu machen. Diese Reibungspaarung
führt jedoch
bei Punktberührungen
beim Betrieb zu sehr hohen Flächenbelastungen,
die bei Schwenkbewegungen der Antriebseinheit unter Belastung einen
stärkeren
Verschleiss zur Folge haben. Hierbei muss man sich vor Augen halten,
dass die Pressschlinge beim Zuziehen eine radiale Ausrichtung ihrer
Ebene zur Rohrachse vornimmt und dass auch die Bedienungsperson Schwenkbewegungen
der Antriebseinheit ausführen kann.
Beim Verpressvorgang steigt die Kraft innerhalb der Kupplungsstellen
von Null bis zu einem sehr hohen Wert, und Reibungsvorgänge sind
bis zu dem Zweitpunkt möglich,
in dem die Reibungskraft die äusseren
Kräfte überwiegt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei dem eingangs angegebenen
Stand der Technik innerhalb der Kupplungsstellen hoch belastbare
Flächen
vorzusehen und dennoch ein Umsetzen der Ebene, in der die Pressschlinge
liegt, gegenüber
der Übertragungszange
und der Antriebseinheit zu ermöglichen,
ohne einen hohen Verschleiss in Kauf nehmen zu müssen.
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Die
Lösung
der gestellten Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass die Veränderung
der Winkelstellung der Pressschlinge relativ zur Übertragungszange
durch Umsetzen der Pressschlinge bei geöffneter Übertragungszange durchführbar, während der
Schliess- und Verpressbewegung der Pressschlinge aber durch mindestens
eine Sperreinrichtung blockiert ist, die den Kopplungselementen zugeordnet
ist.
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Dadurch
wird die gestellte Aufgabe in vollem Umfange gelöst, nämlich ein Umsetzen der Ebene,
in der die Pressschlinge liegt, gegenüber der Übertragungszange und der Antriebseinheit
zu ermöglichen, ohne
einen hohen Verschleiss in Kauf nehmen zu müssen. Während des Schliessens der Pressschlinge
und des Verpressvorgangs bleibt die vorher ausgewählte Winkelstellung
der Pressschlinge gegenüber
der Übertragungszange
erhalten, so dass nur solche Reibungen auftreten, die durch die
Schliess bewegung entstehen, nicht aber durch Querkräfte hierzu.
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Es
ist im Zuge weiterer Ausgestaltungen der Erfindung besonders vorteilhaft,
wenn – entweder einzeln
oder in Kombination:
- • die Kopplungselemente der
Pressschlinge je einen Hohlraum aufweisen, der zwei parallele seitliche
Kupplungsflächen
und eine diese überbrückende Kupplungsfläche als
Grundfläche
aufweist, und wenn die Kopplungselemente der Übertragungszange je einen Druckkörper besitzen,
der von einer auf dem Umfang geschlossenen ganzzahligen Schaar von
identischen zylindrischen Kupplungsflächen begrenzt ist, deren Verschneidungslinien
wenigstens weitgehend in einer Kugelfläche liegen, wobei der diametrale
Abstand dieser Kupplungsflächen
derart gewählt
ist, dass diese die seitlichen Kupplungsflächen des Hohlraums in der Pressschlinge
berühren,
- • die
zylindrischen Kupplungsflächen
des Druckkörpers
ein kugelähnliches
Polygon umschreiben und eine kugelförmige Polkappe als weitere Kupplungsfläche umschliessen,
die beim Schliessen der Übertragungszange
auf die Kupplungsfläche
im Grunde des Hohlraums in der Pressschlinge aufsetzbar ist,
- • zwei
Druckkörper
gegeneinander gerichtet in die Enden der Übertragungszange eingesetzt
sind,
- • die
Kupplungsflächen
im Grund der Hohlräume in
der Pressschlinge eben ausgebildet sind,
- • die
Kupplungsflächen
im Grund der Hohlräume in
der Pressschlinge kegelförmig
ausgebildet sind,
- • die
Anzahl der zylindrischen Kupplungsflächen der Druckkörper zwischen
6 und 16 beträgt,
- • die
Kupplungsflächen
der Kopplungselemente der Pressschlingen auf einem Teilumfang von
zinnenförmigen
Vorsprüngen
mit Zwischenräu men umgeben
sind, und wenn der Übertragungszange mindestens
ein Vorsprung zugeordnet ist, der beim Zusammenfügen von Pressschlinge und Übertragungszange
in jeweils einen der Zwischenräume
der zinnenförmigen
Vorsprünge
der Pressschlinge einführbar
ist,
- • die
Kupplungsflächen
der Pressschlinge eben ausgebildet sind und wenn die zinnenförmigen Vorsprünge imaginäre Achsen
besitzen, die senkrecht zu diesen Kupplungsflächen ausgerichtet sind,
- • die
Querschnitte der zinnenförmigen
Vorsprünge – parallel
zur zugehörigen
Kupplungsfläche
gesehen – keilförmig sind,
- • die
Zwischenräume
zwischen den zinnenförmigen
Vorsprüngen
beidseitig durch parallele Wandflächen begrenzt sind,
- • die
Zwischenräume
zwischen den zinnenförmigen
Vorsprüngen
auf einem Umfang von maximal 180 Grad um die zugehörige Kupplungsfläche verteilt
angeordnet sind,
- • die
freien Enden der zinnenförmigen
Vorsprünge in
einer Teilkugelfläche
liegen.
- • die
Vorsprünge
der Übertragungszange
als Zylinderstifte ausgebildet sind,
- • die
Kupplungsflächen
der Übertragungszange ebene
Flächen
von Kugelsegmenten sind, deren jeweilige Kugelfläche schwenkbar in einem Nippel gelagert
ist, der in dem jeweiligen Zangenhebel der Übertragungszange befestigt
ist, und/oder, wenn
- • der
Nippel eine Schraubachse aufweist, parallel zu welcher der zylindrische
Vorsprung verläuft.
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Zwei
Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes und deren Wirkungsweisen und weitere
Vorteile werden nachfolgend anhand der 1 bis 19 näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Explosionsdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
vor dem Einsetzen der Pressschlinge in die Übertragungszange,
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2 die
Stellung der Teile von 1 nach der Ausführung eines
Pressvorgangs,
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3 eine
perspektivische Explosionsdarstellung funktionswesentlicher Teile
aus 1,
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4 die
Teile der 3 nach dem gegenseitigen Eingriff,
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5 einen
Längsschnitt
durch den Gegenstand von 4,
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6 eine
Unteransicht des Gegenstandes nach 5,
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7 einen
Schnitt durch eine Verpressvorrichtung vor dem Verpressvorgang,
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8 einen
Schnitt durch eine Verpressvorrichtung nach dem Verpressvorgang,
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9 eine
perspektivische Darstellung der Verpressvorrichtung nach 7,
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10 die
Vorrichtung nach 9 mit einer durch Umstecken
geänderten
ersten Winkelstellung von Pressschlinge und Übertragungszange,
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11 die
Vorrichtung nach 9 mit einer durch Umstecken
stärker
geänderten
Winkelstellung von Pressschlinge und Übertragungszange,
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12 eine
perspektivische Explosionsdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
vor dem Einsetzen der Pressschlinge in die Übertragungszange,
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13 die
Stellung der Teile von 12 nach der Ausführung eines
Pressvorgangs,
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14 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht eines Gliedes der Pressschlinge
im Öffnungsbereich
der Presschlinge nach 12,
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15 eine
Draufsicht auf den Gegenstand nach 14,
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16 eine
Unteransicht des Gegenstandes nach 15,
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17 einen
Schnitt durch eine Verpressvorrichtung nach 13 vor
dem Verpressvorgang,
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18 einen
Schnitt analog 17 nach dem Verpressvorgang,
und
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19 eine
perspektivische Darstellung der Verpressvorrichtung in einer Stellung
nach nach 17,
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In
den 1 und 2 ist eine Übertragungszange 1 mit
zwei doppelarmigen Zangenhebeln 2 und 3 gezeigt,
die mittels zweier Bolzen 4 zwischen zwei T-förmigen Laschen 5 gelagert
sind, die mittels Bohrungen 6 an einer bekannten und hier nicht
gezeigten Antriebseinheit befestigt werden kann. Eine solche Antriebseinheit
besitzt beispielhaft zwei Walzen, die mittels einer Kolbenstange
zwischen zwei Steuerflächen 7 an
den hier freien Enden der Zangenhebel 2 und 3 geschoben
werden können. Auch
dies ist bekannt. Als Antriebseinheit kann allerdings auch eine
Zange mit einem Kniehebelsystem verwendet werden, die in geeigneter
Weise mit den in den Figuren nach unten ragenden Enden der Zangenhebel 2 und 3 verbunden
ist. In diesem Fall können
die Bohrungen 6 auch weggelassen werden.
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Mit
dieser Übertragungszange 1 ist
eine Pressschlinge 8 verbindbar bzw. verbunden, die mindestens
zwei Glieder 9 besitzt, die um ein Werkstück 10 wie
beispielsweise ein Rohr oder Rohrabschnitt herumgelegt werden können. Zu
diesem Zweck besitzt die Pressschlinge 8, die auch aus
drei, vier und mehr Gliedern bestehen kann, mindestens ein Gelenk 11,
das eine Beweglichkeit nur in einer Ebene zulässt, die die Pressrichtung(en)
am Werkstück 10 definiert,
sowie einen Öffnungsbereich 12 für das Einführen der
Werkstücke 10 bzw.
das Herumlegen der Pressschlinge 8 um diese Werkstücke 10.
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Der
Kern der Erfindung befasst sich mit den Kopplungselementen K1 an
den Zangenhebeln 2 und 3 der Übertragungszange 1 und
den Kopplungselementen K2 an der Pressschlinge 8, die eine
Art Kupplung bilden. Dabei ist aber durch einen Formschluss zwischen
den Kopplungselementen K1 und K2 dafür gesorgt, dass die Ebenen
von Pressschlinge 8 und Übertragungszange 1 nicht
ohne Trennung der Kopplungselemente K1 und K2 verdreht, sondern nur
nach einer solchen Trennung relativ zueinander umgesteckt werden
können,
so dass innerhalb der wieder verbundenen Kopplungselemente K1/K2 beim
Verpressen keine Reibung durch eine Schwenkbewegung der beiden Ebenen
auftritt, wie dies beim Stande der Technik der Fall ist.
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Zu
diesem Zweck ist die Übertragungszange 1 mit
zwei gegenüber
liegenden Druckkörpern 13 als Kopplungselemente
K1 versehen, die auf ihrem freien Aussenumfang Kupplungsflächen 14 und 15 besitzen.
Die Kupplungsflächen 14 bestehen
aus einer ganzzahligen Schaar von auf dem Umfang geschlossenen identischen
Zylinderflächen,
deren Verschneidungslinien 14a zumindest angenähert in
einer Kugelfläche
liegen, analog von Teilabschnitten der Meridiane der Erdkugel (3).
Die Kupplungsfläche 15 ist
gewissermassen die Polkappe dieses Systems, hat aber vorzugsweise
einen grösseren
Radius als derjenige der Kupplungsflächen 14. Weitere Einzelheiten
werden anhand der 3 bis 6 näher erläutert.
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Paarungsfähig hierzu
sind beiderseits des Öffnungsbereichs 12 auf
den Aussenseiten der Glieder 9 der Pressschlinge 8 die
Kopplungselemente K2. Diese besitzen Hohlräume 16, die zwei gegenüber liegende
zueinander parallele Kupplungsflächen 16a als
Wandflächen
und eine diese Kupplungsflächen 16a überbrückende Kupplungsfläche 16b als Grundfläche besitzen.
Weitere Einzelheiten werden anhand der 3 bis 6 näher erläutert.
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Aus
den 3 bis 6 geht – in der Zusammenschau und
unter Beibehaltung der bisherigen Bezifferung – folgendes hervor: Für das Gelenk 11,
das aus zwei Teilzylindern und einem Verbindungssteg besteht, ist
in jedem Glied 9 eine Ausnehmung 9a vorgesehen,
in die jeweils ein Ende des Gelenks 11 unter Belassung
eines ausreichenden Schwenkwinkels um die Zylinderachse einschiebbar ist.
Die grössere
Ausnehmung 9b entspricht einem Teilumfang der Pressfläche am Werkstück 10 und
besitzt eine entsprechende Presskontur.
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Die
Kopplungselemente K1 bzw. deren Druckkörper 13 besitzen je
einen zylindrischen Fortsatz 13a mit einer diametralen
Bohrung 13b und sind damit in Bohrungen 2a und 3a in
den Zangenhebeln 2 und 3 axial und verdrehsicher
festgelegt (7 und 8). Auch
die Anordnung der Kupplungsflächen 14 und 15 ist
koaxial zu einer gemeinsamen Achse "A".
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Aus 6 geht
noch hervor, dass jeweils zwei diametral gegenüber liegende zylindrische Kupplungsflächen einen
solchen diametralen Abstand "d" haben, dass sie
die parallelen Kupplungsflächen 16a in
der Ausnehmung 16 des jeweiligen Gliedes 9 – unter
Einhaltung üblicher
Toleranzen – gerade
berühren.
Dadurch lassen sich die Glieder 9 der Pressschlinge 8 nur
in einer Richtung verschwenken, nämlich zum Öffnen und Schliessen der Pressschlinge 8,
wobei die Kupplungsflächen 14 und 16a nicht
sonderlich belastet werden, sondern nur die Kupplungsflächen 15 und 16b.
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Wenn
dabei, wie in 5 gezeigt, die Kupplungsfläche 16b eine
Kegelfläche
ist, dann findet die Berührung
mit ihr auf einem Kreis statt, dessen Durchmesser durch die Wahl
des Öffnungswinkels der
Kupplungsfläche 16b einerseits
und des Radius der kugelförmigen
Kupplungsfläche 15 andererseits optimierbar
ist. Eine stufenweise Änderung
der Winkelstellung von Pressschlinge 8 und Übertragungszange 1 ist
dadurch nur in einer Stellung möglich,
in der die Druckkörper 13 aus
der Pressschlinge herausgezogen sind, wie dies z. B. in 1 dargestellt ist.
Dies geschieht manuell durch Zusammenpressen der Enden mit den Steuerflächen 7 und
gegen die Kraft einer Spreizfeder 17 (7 und 8)
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Die 9 bis 11 zeigen
folgendes: In 9 liegen die Übertragungszange 1 und
die Pressschlinge 8 in einer gemeinsamen Ebene. Nach Trennung
aller Kupplungsflächen
gemäss 1 lässt sich
die Pressschlinge 8 entsprechenden der Feinheit der Flächenteilung
der Kupplungsflächen 14 stufenweise
umsetzen, beispielsweise in die Positionen gemäss den 10 oder 11.
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Die 12 bis 19 erläutern das
zweite Ausführungsbeispiel,
wobei für
gleiche Teile wie bisher oder Teile mit gleicher Funktion gleiche
Bezugszeichen verwendet werden.
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Aus
den 12 und 13 geht
folgendes hervor: Die Zangenhebel 2 und 3 besitzen
auch hier Kopplungselemente K1, die jedoch anders aufgebaut sind
und jeweils aus einem hohlen Nippel 18 bestehen, in dem
ein Kugelsegment 19 mit einer ebenen Kupplungsfläche 19a beweglich
gelagert ist. Das Kugelsegment 19 ist grösser als
eine Halbkugel und durch den Rand des Nippels 18 gehalten.
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Parallel
zur Achse des Nippels 18 und auf dessen Aussenseite befindet
sich jeweils ein stiftförmiger
Vorsprung 20, auf dessen Funktion nachstehend noch eingegangen
wird. Paarungsfähig
hierzu sind die Enden der Glieder 21 der Pressschlinge 8 beiderseits
des Öffnungsbereichs 12
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Die
Kopplungselemente K2 der Glieder 21 werden anhand der 14 bis 16 näher erläutert. In 14 ist
der untere Bereich des Gliedes 21 entlang der Ebene E-E
in 15 geschnitten. Im Zentrum des Kopplungselements
K2 befindet sich eine kreisförmige
Kupplungsfläche 22,
die zur Hälfte von
zinnenförmigen
Vorspüngen 23 mit
keilförmigen Quer schnitten
umgeben ist. Zwischen diesen Vorsprüngen befinden sich parallelwandige
Zwischenräume 24,
deren Breite dem Durchmesser der Vorsprünge 20 angepasst ist.
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Die 17 bis 19 zeigen
das Zusammenwirken von Übertragungszange 1 und
Pressschlinge 8: Die 17 zeigt
einen Schnitt durch eine Verpressvorrichtung nach 13 unmittelbar
vor dem Verpressvorgang, d. h., bei bereits kräftefrei eingelegtem Werkstück 10.
Das Kugelsegment 19 ist verdreht und liegt mit seiner Kupplungsfläche 19a bereits
flächig
auf der Kupplungsfläche 22 auf.
Jeweils ein Vorsprung 20 der Übertragungszange 1 ragt
dabei zwischen zwei der Vorsprünge 23 des
zugehörigen
Gliedes 21 der Pressschlinge 8 hinein. Die 18 zeigt
die mögliche
Endstellung nach dem Verpressvorgang und die 19 eine
perspektivische Darstellung der Verpressvorrichtung in einer Stellung nach
nach 17.
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Auch
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist
durch den beschrieben Formschluss zwischen den Kopplungselementen
K1 und K2 dafür
gesorgt, dass die Ebenen von Pressschlinge 8 und Übertragungszange 1 nicht
ohne Trennung der Kopplungselemente K1 und K2 verdreht, sondern
nur nach einer solchen Trennung relativ zueinander umgesteckt werden
können,
so dass innerhalb der wieder verbundenen Kopplungselemente K1/K2
beim Verpressen keine Reibung durch eine Schwenkbewegung der beiden
Ebenen auftritt, wie dies beim Stande der Technik der Fall ist.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach den 1 bis 11 bestehen
die Sperreinrichtungen aus den Zylinderflächen 14 mit den durch
die Verschneidungslinien 14a gebildeten Kanten am Druckkörper 13 in
Verbindung mit dem Abstand "d" der parallelen seitlichen
Kupplungsflächen 16a im
Hohlraum 16. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den 12 bis 19 bestehen
die Sperreinrichtungen aus den stiftförmigen Vorsprüngen 20 neben
den Nippeln 18 in Verbindung mit den zinnenförmigen Vorsprüngen 23 und
deren Zwischenräumen 24 auf
einem Teilumfang der Kupplungsflächen 22.
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In
allen Fällen
ist die Veränderung
der Winkelstellung der Pressschlinge 8 relativ zur Übertragungszange 1 während des
Pressvorgangs durch die beschriebenen Sperreinrichtungen zwischen
den bzw. innerhalb der Kopplungselemente(n) K1 und K2 blockiert.
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- 1
- Übertragungszange
- 2
- Zangenhebel
- 2a
- Bohrung
- 3
- Zangenhebel
- 3a
- Bohrung
- 4
- Bolzen
- 5
- Laschen
- 6
- Bohrungen
- 7
- Steuerflächen
- 8
- Pressschlinge
- 9
- Glieder
- 9a
- Ausnehmung
- 9b
- Ausnehmung
- 10
- Werkstück
- 11
- Gelenk
- 12
- Öffnungsbereich
- 13
- Druckkörper
- 13a
- Fortsatz
- 13b
- Bohrung
- 14
- Kupplungsflächen
- 14a
- Verschneidungslinien
- 15
- Kupplungsflächen
- 16
- Hohlräume
- 16a
- Kupplungsflächen (Seitenflächen)
- 16b
- Kupplungsflächen (Grundflächen)
- 17
- Spreizfeder
- 18
- Nippel
- 19
- Kugelsegment
- 19a
- Kupplungsfläche
- 20
- Vorsprung
- 21
- Glied(er)
- 22
- Kupplungsfläche
- 23
- Vorspünge
- 24
- Zwischenräume
- A
- Achse
- d
- Abstand
- E-E
- Ebene
- K1
- Kopplungselemente
- K2
- Kopplungselemente