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Die
Erfindung betrifft einen Keiltrieb mit einer Schieberelementaufnahme,
einem bewegbaren Schieberelement und einem Treiberelement, wobei Gleitflächen
zwischen Schieberelement und Treiberelement vorgesehen sind.
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Ein
auch als Schieber bezeichneter Keiltrieb dient grundsätzlich
der Umlenkung von Presskräften in Stanz- beziehungsweise
Umformwerkzeuge hinein, um durch diese insbesondere schräge
oder hinterläufige Teilbereiche von Karosserieteilen beschneiden,
lochen oder verformen zu können. Der Keiltrieb umfasst
dabei zumindest eine Schieberelementaufnahme, ein bewegbares Schieberelement und
ein Treiberelement. Die als solches starre Schieberelementaufnahme
wird üblicherweise mit einem Teil der Presse beziehungsweise
des Pressenwerkzeugs verbunden, in der bzw. in dem der Keiltrieb
die Stanz- oder Umformarbeiten vornehmen soll. Als Oberteilschieber
wird ein Keiltrieb bezeichnet, wenn dessen Schieberelementaufnahme
in dem oberen mit dem sich bewegenden Pressenstößel
verbundenen Teil des Pressenwerkzeugs befestigt ist. Von einem Unterteilschieber
wird gesprochen, wenn dessen Schieberelementaufnahme mit dem auf
dem starren Pressentisch befestigten unteren Pressenwerkzeug verbunden
ist. Unabhängig davon, mit welchem Teil die Schieberelementaufnahme
des Keiltriebs verbunden ist, weist diese üblicherweise
eine Linearführung auf, in der sich das bewegbare Schieberelement
hin- und herbewegen kann, als solches jedoch fest mit der Schieberelementaufnahme
verbunden ist. Das Treiberelement ist üblicherweise als starres
Element fest mit dem Teil des Pressenwerkzeugs verbunden, an dem
die Schieberelementaufnahme nicht befestigt ist. Das Treiberelement
weist üblicherweise Keilschrägen auf und dient
mit diesen in Bezug auf das bewegbare Schieberelement als Antriebselement.
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Beim
etwa senkrechten Zufahren eines Pressenwerkzeugs, was als Arbeitshub
bezeichnet wird, setzt das in seiner rückwärtigen
Position befindliche Schieberelement auf dem starr stehenden Treiberelement
auf und wird von diesem unterstützt über dessen
in Arbeitsrichtung weisende Schrägstellung (Keilform) vorgetrieben.
Hierbei ist die Neigung der Linearführung der Schieberelementaufnahme
auf die Schrägstellung des Treiberelements abgestimmt,
so dass es zu keiner Beschleunigung des bewegbaren Schieberelements
bezüglich der eigentlichen Pressengeschwindigkeit kommt.
Das bewegbare Schieberelement wird somit lediglich von dem Pressenwerkzeug
angetrieben und gesteuert nach vorne beziehungsweise außen
gedrückt, um die Stanz- oder Umformarbeiten ausführen
zu können. Beim rückwärtigen Hub, bei
dem das Pressenwerkzeug seinen unteren Totpunkt überschritten
hat und sich dessen beide Teile wieder auseinander bewegen, wird üblicherweise
das bewegbare Schieberelement mittels eines entsprechend ausgelegten
federelastischen Elements in seine Ursprungsposition zurückgeschoben,
wonach der Vorgang erneut gestartet werden kann. Die für
das Zurückholen des Schieberelements erforderliche Rückzugskraft
beträgt üblicherweise zwischen 2 und 10% der eigentlichen
Arbeitskraft und des Gewichts des Schieberelements. Für
die Größe der Pressenkraft bestimmend sind hierbei
die Abmessungen der den Druck übertragenden Flächen,
die als Gleitflächen bezeichnet werden, die jeweiligen
Neigungen von Linearführung in der Schieberelementaufnahme
und Schrägstellung des Treiberelements sowie des Zusammenspiels
der Flächen und Neigungen und der Aufbau des Schieberelements
selbst. Die zu übertragenden Drücke betragen üblicherweise
zwischen weniger 100 kN bis hin zu mehreren 10.000 kN.
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Die
Linearführung in der Schieberelementaufnahme sollte das
bewegbare Schieberelement möglichst spielfrei führen
und dabei hohe Pressenkräfte ertragen und hohe Standzeiten
realisieren. Um ein gradfreies Beschneiden oder Lochen eines Werkstücks
zu ermöglichen, wird eine Toleranz der Laufgenauigkeit
des bewegbaren Schieberelements von maximal 0,02 mm gefordert. Wird
diese Toleranz nicht eingehalten, können die beschnittenen
bzw. gelochten oder anderweitig umgeformten Werkstücke nicht
mehr passgenau aufeinander gelegt werden, so dass es zu Störungen
im Karosserierohbau kommt und/oder aufgrund von aneinander reibenden
Werkstücken zu einer schnelleren Korrosion, verminderten
Festigkeit der aufgebauten Karosserie und gegebenenfalls einer erhöhten
Lärmentwicklung aufgrund sich lösender Blechteile.
Um all diese Nachteile zu vermeiden, wird insbesondere in der Automobilindustrie
gefordert, dass ein Keiltrieb extrem hohe Laufgenauigkeiten realisiert
und dauerhaft die geforderten Pressendrücke erträgt
bzw. in Bezug auf das Stanz- oder Umformwerkzeug zur Verfügung
stellt.
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Um
hier die geforderte Laufgenauigkeit zur Verfügung zu stellen,
wurden diverse Konzepte entwickelt, von denen einige nachfolgend
genannt werden. Beispielsweise sind Schieberführungen mit rechtwinklig
angeordneten Treiberelementen und Seitengleitplatten sowie einer
verschraubten Deckplatte zum Halten des Schieberelements bekannt. Derartige
Schieberführungen halten zwar sehr großen Pressdrücken
und Seitenschüben stand, sind jedoch sehr aufwendig und
teuer herzustellen, da ein hoher manueller Einarbeitungsaufwand
zum Abstimmen des Führungsspiels zwischen den Elementen erforderlich
ist. Als weiter problematisch erweist sich ein unzureichender Schutz
gegen ein Auseinanderfallen der Schieberführung, wobei
das gesamte Schiebergewicht zuzüglich der rückläufigen
Anzugskräfte auf die Befestigungsschrauben der Deckplatte wirken
und diese sehr schnell überbeanspruchen können.
Ferner baut eine solche Schieberführung vergleichsweise
groß und ist daher für den Aufbau kleiner Schieber
ungeeignet.
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Bekannt
sind ebenfalls Schieberführungen mit seitlichen Winkelleisten
und einer rechtwinklig angeordneten Treiberplatte. Im Unterschied
zu der vorstehend genannten Schieberführung führt
die Kombination der seitlichen Gleitplatten mit einer Deckplatte zu
einer Verringerung des erforderlichen Bauraums, so dass insbesondere
auch kleinere Schiebergrößen hierdurch aufgebaut
werden können. Allerdings wirken große Kräfte
auf die Befestigungsschrauben der Winkelleisten und sorgen dadurch
für eine verhältnismäßig große
Unfallgefahr. Ferner ist auch hier der Aufwand für das
Einarbeiten der zusammenwirkenden Elemente zum Abstimmen des Führungsspiels hoch,
so dass auch hierfür zusätzliche Kosten anfallen.
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Eine
weitere verwendete Schieberführungsart umfasst um einen
Winkel von 45° geneigte seitliche Gleit- und Deckplatten.
Diese sind somit etwa dachförmig angeordnet. Hierdurch
lässt sich eine Verminderung der Baubreite erzielen, da
die Deckleisten und Gleitplatten übereinander und nicht
nebeneinander angeordnet werden. Allerdings ist der erforderliche
Bauraum weiterhin sehr groß, so dass sich kleine Schieber
kaum realisieren lassen. Ferner wirken sich die auftretenden Zugkräfte
ungünstig auf die Befestigungsschrauben der Deckplatten
aus, was zu einer hohen Prozessunsicherheit führt.
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Ein
weiterer bekannter Aufbau umfasst eine Schieberführung
mit einer Treiberplatte und einer oder zwei Säulenführungen
mit Buchsen, um das Schieberelement seitlich und gegen ein Herabfallen zu
halten. Aufgrund der Verwendung einer Führungssäule
mit einer Treiberplatte sind zwar nur noch verhältnismäßig
kleine Bauräume erforderlich und es kann eine erheblich
kostengünstigere Fertigung als bei den vorstehend genannten
Lösungen des Standes der Technik erzielt werden. Allerdings
ist die Säulenführung bauartbedingt nicht in der
Lage, große Seitendrücke auszugleichen. Ferner
kann sie keine schwergewichtigen Schieberelemente tragen, so dass
diese Schieberelemente weniger Presskräfte erzeugen und
im Pressenbetrieb störanfälliger sind.
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Eine
weitere Art einer Schieberelementführung ist beispielsweise
aus der
EP 1 035 965
B1 bekannt. Hierbei ist eine Umklammerung der Schieberelementführung
vorgesehen, wobei das Treiberelement eine Prismenführung
vorsieht und zwischen Treiberelement und Schieberelement Gleitplatten eingefügt
sind. Aufgrund der geschaffenen Dachform sind sehr hohe Schieberkräfte
bei kleinen erzielbaren Bauräumen möglich, ebenso
ein sehr genaues Führungsspiel, so dass der Keiltrieb beziehungsweise die
Schieberelementführung stabil und langlebig ist. Allerdings
ist die Herstellung der Klammerführung aufgrund der erforderlichen
aufwendigen Zerspanung zum Erzielen einer genauen Passform recht aufwendig
und dadurch kostenintensiv.
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All
die vorstehend beschriebenen Konzepte einer Schieberelementführung
für einen Keiltrieb weisen einen oder mehrere Gleitplatten
zum Übertragen von zumeist hohen Pressendrücken
auf, ebenso entsprechend ausgebildete Halteelemente zum Halten des
Schieberelements in der für diesen vorgesehenen Führung.
Die Gleitplatten dienen dazu, die von dem Pressenwerkzeug ausgeübten
Arbeitsdrücke dauerhaft von der Schieberelementaufnahme
und dem Treiberelement in das bewegbare Schieberelement zu übertragen
und somit den eigentlichen Vortrieb zu gewährleisten. Die
Halteelemente dienen einem linearen Halten des Schieberelements
auf den Gleitplatten der Schieberelementaufnahme, wobei sie dauerhaft
die geforderte Laufgenauigkeit gewährleisten und gegebenenfalls
beim Umformvorgang oder beim Schnitt- bzw. Stanzvorgang auftretende Seitenschübe
kompensieren sollen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Keiltrieb
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dahingehend weiterzubilden,
dass eine Führung für das bewegbare Schieberelement geschaffen
wird, die eine noch bessere Laufgenauigkeit als die Lösungen
des Standes der Technik ermöglicht, welche die einwirkende
Pressenkraft optimal in die Stanz- bzw. Umformbewegung umsetzt, die
Seitenschübe noch besser als der Stand der Technik kompensiert
und eine höhere Standzeit für den Keiltrieb bringt
als dies mit den Lösungen des Standes der Technik bisher
möglich ist. Ferner soll ein geringerer Aufwand bei der
Einarbeitung der Keiltriebe erforderlich sein und eine wirtschaftlichere Herstellung
ermöglicht werden.
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Die
Aufgabe wird für einen Keiltrieb nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zwischen Schieberelement
und Schieberelementaufnahme eine schwalbenschwanzartige oder Prismen-Führungseinrichtung
vorgesehen ist. Für ein Schieberelement für einen
solchen Keiltrieb wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass
das Schieberelement eine schwalbenschwanzartige oder prismatisch geformte
Seite aufweist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen definiert.
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Dadurch
wird ein Keiltrieb geschaffen, bei dem das bewegbare Schieberelement
eine schwalbenschwanzartige oder prismatische Seite aufweist, wobei
die Schieberelementaufnahme als entsprechendes Gegenstück
ausgebildet ist, so dass das Schieberelement mit seiner schwalbenschwanzartig oder
prismatisch ausgebildeten Seite in die Schieberelementaufnahme eingreifen
und darin geführt und gehalten werden kann. Die jeweils
durch die Schwalbenschwanz- bzw.
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Prismenform
vorgesehenen Flächen an Schieberelement und/oder Schieberelementaufnahme
stützen sich aufeinander ab, wobei aufgrund der in einem
Winkel zueinander stehenden Flächen bei der Schwalbenschwanz-
oder Prismenform eine Aufnahme von in unterschiedliche Richtungen
gerichteten Kräften problemlos erfolgen kann. Aufgrund
der Schwalbenschwanzform wird das bewegbare Schieberelement nach
dem Einfügen in die entsprechend geformte Aufnahme der
Schieberelementaufnahme ohne weitere Maßnahmen gegen ein
Herausfallen oder seitliches Verschieben gesichert.
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Vorteilhaft
sind an den Schieberelementen und/oder der Schieberelementaufnahme
Gleitflächen vorgesehen. Besonders bevorzugt umfasst die schwalbenschwanzartige
oder Prismen-Führungseinrichtung zumindest zwei in einem
Winkel zueinander angeordnete Gleitplatten. Die Gleitplatten der schwalbenschwanzartigen
oder Prismen-Führungseinrichtung können vorteilhaft
im Querschnitt L-förmig sein. Als weiter vorteilhaft erweist
es sich, auf allen aufeinander gleitenden Flächen von Schieberelement
und Schieberelementaufnahme Gleitplatten vorzusehen, so dass jeweils
zumindest zwei in einem Winkel zueinander angeordnete Gleitplatten
an Schieberelement und Schieberelementaufnahme vorgesehen sind.
Die im Querschnitt L-förmigen oder dachförmigen
Gleitplatten können vorteilhaft so angeordnet werden, dass
ihre inneren Schmalseiten aufgrund der nach außen geneigten
Schrägstellung der Gleitplatten eine Hinterläufigkeit
in Form der bereits genannten Schwalbenschwanzführung ergeben.
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Durch
das Vorsehen von Gleitplatten an zwei Seiten des Schieberelements
bzw. der Schieberelementaufnahme zugleich, wobei diese symmetrisch und
L-förmig bzw. in Dachform angeordnet sind, so dass die
Form einer Schwalbenschwanzführung erhalten werden kann,
ist es besonders vorteilhaft möglich, auf weitere kostenintensive
lineare Halteelemente zu verzichten. Ferner können die
Herstellungskosten im Vergleich zu den Lösungen des Standes
der Technik deutlich vermindert werden, da weniger Elemente als
im Stand der Technik vorgesehen sind, ohne die Funktionsweise des
Keiltriebs in irgendeiner Weise zu beeinträchtigen, sondern
vielmehr einen sichereren Betrieb ohne das Vorsehen von Halteelementen,
jedoch mit einer höchst genauen Laufgenauigkeit zu ermöglichen.
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Vorteilhaft
umfasst die schwalbenschwanzartige oder Prismen-Führungseinrichtung
eine formschlüssige Verbindung zwischen Schieberelement und
Schieberelementaufnahme. Aufgrund des Vorsehens einer solchen formschlüssigen
Verbindung entsteht eine kompakte Einheit, über die auch
hohe Presskräfte problemlos übertragen werden
können. Ferner wird hierdurch ein ungewolltes Auseinandergleiten
von Schieberelement und Schieberelementaufnahme verhindert, da durch
die Formschlüssigkeit im Bereich der Schwalbenschwanz-
oder Prismenführung und den mechanischen Kontakt zwischen den
beiden zu fügenden Bauteilen des Schieberelements und der
Schieberelementaufnahme die zu übertragenden Kräfte über
die sich berührenden Flächen, die in einem Winkel
zueinander stehen, übertragen werden und dabei aufgrund
ihrer Winkelstellung den Zusammenhalt der Bauteile unterstützen.
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Als
weiter vorteilhaft erweist es sich, wenn die Schieberelementaufnahme
im Bereich der Gleitflächen und/oder der Aufnahme der Gleitplatten
auskragend ausgebildet ist. Hierdurch wird eine größere Fläche
für das Gleiten von Schieberelement gegenüber
der Schieberelementaufnahme geschaffen, so dass eine sehr gute Übertragung
der Pressenkräfte über diese vergrößerten
Aufnahmeflächen möglich ist.
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Die
Gleitplatten können vorteilhaft an der Schieberelementaufnahme
und/oder dem Schieberelement lösbar befestigt sein, insbesondere
durch Befestigungsschrauben. Durch die Lösbarkeit der Gleitplatten
von der Schieberelementaufnahme beziehungsweise dem Schieberelement
ist ein Austausch von diesen bei Verschleiß möglich.
Grundsätzlich wäre es natürlich ebenfalls
möglich, die entsprechenden Gleitflächen der Schieberelementaufnahme
und des Schieberelements so auszurüsten, dass diese ohne
Zwischenfügung von Gleitplatten aufeinander gleiten können.
Bei Verschleiß wäre dann jedoch ein Austausch
von Schieberelementaufnahme und Schieberelement selbst erforderlich,
so dass es sich als kostengünstiger und im Betrieb einfacher
handhabbar erweist, wenn lösbare Gleitplatten vorgesehen
sind, da dann deren Austausch auch problemlos und schnell möglich
ist.
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Die
schwalbenschwanzartig oder prismatisch geformte Seite des Schieberelements
weist vorteilhaft Auflageflächen als Gleitflächen,
insbesondere zum Auffügen von Gleitplatten auf. Als besonders vorteilhaft
erweist es sich dabei, jeweils zwei zueinander in einem Winkel angeordnete
Gleitplatten vorzusehen, da hier ein mühseliges Justieren
von vier einzelnen Gleitplatten, die in einem Winkel zueinander
angeordnet werden, vermieden werden kann. Es muss lediglich an jeweils
einer der Auflageflächen für jeweils eine Gleitplatte
eine Justage erfolgen, so dass ein schneller Wechsel von Gleitplatten
möglich ist.
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Zwischen
Schieberelement und Treiberelement ist vorteilhaft eine Keilführungseinrichtung
vorgesehen. Hierdurch können sehr hohe Kräfte
bei einem verhältnismäßig kleinen Bauraum
aufgenommen werden, wobei zugleich eine genaue und stabile Führung
des Schieberelements auf dem Treiberelement bei dessen Bewegung
möglich ist.
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Die
Keilführungseinrichtung umfasst vorteilhaft zwei zueinander
in einem Winkel angeordnete Gleitplatten. Diese Gleitplatten bestehen
vorteilhaft aus einem das Gleiten unterstützenden Material,
insbesondere aus Bronze mit einem Festschmierstoff. Durch das Vorsehen
der Gleitplatten, die insbesondere austauschbar an dem Treiber-
und/oder Schieberelement befestigt sind, kann auf einfache Art und Weise
ein Austausch der Platten bei Verschleiß erfolgen und im
Betrieb ein optimales Gleiten der aufeinander gefügten
Flächen von Treiberelement und Schieberelement.
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Als
weiter vorteilhaft erweist es sich, wenn die schwalbenschwanzartige
oder Prismen-Führungseinrichtung und die Keilführungseinrichtung
in einem Winkel zueinander an dem Schieberelement vorgesehen sind.
Aufgrund der mehrfach gewinkelten Anordnung zueinander kann insbesondere
die Baugröße des Keiltriebs verringert werden,
so dass eine kompakte Einheit entsteht, die auch bei beengten Platzverhältnissen
innerhalb eines Pressenwerkzeugs eingesetzt werden kann.
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Als
weiter vorteilhaft erweist es sich, wenn die schwalbenschwanzartige
oder Prismen-Führungseinrichtung und die Keilführungseinrichtung
an zwei zueinander benachbarten Seiten des Schieberelements vorgesehen
sind. Hierdurch kann die Laufgenauigkeit verbessert, zugleich jedoch
in erster Linie auch die Baugröße im Vergleich
zu den Lösungen des Standes der Technik vermindert werden,
bei denen üblicherweise an zwei einander gegenüberliegenden
Seiten des Schieberelements ein Angreifen an einem Treiberelement
und ein Angreifen an der Schieberelementaufnahme vorgesehen ist.
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Das
Schieberelement kann eine dritte, den beiden anderen Seiten benachbarte
Seite mit einer Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen eines Bearbeitungswerkzeugs
aufweisen. Hierbei weist die dritte Seite vorteilhaft zumindest
zwei Hinterschneidungen und/oder Nuten zum Einfügen von
auskragenden Elementen einer Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen eines
Bearbeitungswerkzeugs auf. Das Vorsehen einer solchen separaten
Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen eines Bearbeitungswerkzeugs, wie beispielsweise
eines Lochstempels, führt zu einem einfachen und problemlosen
Wechsel des Bearbeitungswerkzeugs, da lediglich die Aufnahmeeinrichtung
von der dritten Seite des Schieberelementes abgenommen und gegen
eine andere Aufnahmeeinrichtung, die beispielsweise ein anderes
Bearbeitungswerkzeug trägt, ausgetauscht zu werden braucht.
Ein mühsames An- und Abschrauben des Bearbeitungswerkzeugs
selbst, gegebenenfalls unter Bohren weiterer Löcher in
dem Schieberelement entfällt vollständig. Durch
das Vorsehen von Hinterschneidungen und/oder Nuten an der dritten
Seite des Schieberelements kann die Aufnahmeeinrichtung dort beispielsweise
durch Einschieben eingefügt werden, wobei nicht einmal
ein weiteres Befestigen erforderlich ist, da insbesondere aufgrund
von Hinterschneidungen durch die dadurch geschaffene Formschlüssigkeit
der Verbindung bereits eine optimale Kraftübertragung sichergestellt
wird.
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Die
dritte Seite des Schieberelements kann ferner noch mit zumindest
einer Keilfläche versehen sein, wobei auch die Aufnahmeeinrichtung
dann vorzugsweise eine entsprechende Keilfläche aufweist, um
eine formschlüssige Verbindung zwischen Schieberelement
und Aufnahmeeinrichtung für das Bearbeitungswerkzeug vorzusehen.
Hierüber können seitliche Schubkräfte
abgefangen und die Kraftübertragung optimiert werden.
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Die
Funktion eines Keiltriebs umfasst üblicherweise den Arbeitshub
und die Rückstellung. Während des Arbeitshubs
wird das Schieberelement zwischen den in Keilform angeordneten Gleitflächen des
Treiberelements und der Schieberelementaufnahme nach außen
bewegt, wobei die Schieberelementaufnahme und das Treiberelement
sich durch den Pressenhub angetrieben senkrecht aufeinander zu bewegen.
Die von dem Pressenwerkzeug aufgebrachte Presskraft entspricht hierbei
der Gegenkraft, die der Keiltrieb für die von ihm geleistete
Arbeit beispielsweise eines Beschneidens, Lochens oder Nachformens
eines Karosserieteils aufbringt, wobei diese in Abhängigkeit
von der jeweiligen Winkelstellung der einzelnen Gleitflächen
zueinander auf die Gleitflächen aufgeteilt wird. Durch
das Vorsehen von in einem Winkel zueinander angeordneten Gleitflächen,
die in Dachform bzw. Prismenform zueinander angeordnet sind, zentriert
sich das bewegbare Schieberelement von selbst zwischen Schieberelementaufnahme
und Treiberelement bzw. auf deren Gleitflächen. Hierdurch
kann eine sehr hohe Laufgenauigkeit und Seitenführung für
das Schieberelement geschaffen werden, wobei Fertigungstoleranzen
oder andere fertigungsbedingte Ungenauigkeiten kompensiert werden
können und somit keinen negativen Einfluss mehr ausüben.
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Bei
der Rückstellung des Schieberelements, dem sogenannten
rückwärtigen Hub, bei dem das Pressenwerkzeug
auseinander fährt und somit die Schieberelementaufnahme
von dem Treiberelement entfernt wird, wird das Schieberelement zurückgezogen
in den Bereich zwischen Schieberelementaufnahme und Treiberelement.
Aufgrund der Schwalbenschwanzform der Führung zwischen
Schieberelementaufnahme und Schieberelement wird wiederum eine sich
selbst zentrierende lineare Führung für das Schieberelement
ermöglicht. Die auf das Schieberelement einwirkenden Kräfte
sind bei dem rückwärtigen Hub bzw. der Rückstellung
lediglich durch das Gewicht von diesem und die beim Auseinanderfahren
des Pressenwerkzeugs auf die auf die Schieberelementaufnahme, Schieberelement
und Treiberelement einwirkenden Rückzugskräfte
beschränkt. Die hierbei aufeinander laufenden Gleitflächen
von Schieberelement und Schieberführungselement können
in ihren Abmessungen gegenüber den Gleitflächen,
die beim Arbeitshub aufeinander laufen, reduziert werden, so dass
die bereits vorstehend erwähnte L-Form der Gleitflächen
an der Schwalbenschwanzführung sich hierbei als sehr geeignet
erweist.
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Bei
einem hängenden Oberteilschieber bzw. -keiltrieb wirkt
das Gewicht des Schieberelements auf die formschlüssig
an dessen Gleitflächen der Schwalbenschwanzführung
anliegenden Flächen der Schieberelementaufnahme ein und übt
auf diese eine nach außen gerichtete Spreizkraft aus. Aufgrund
der formschlüssigen Abschulterung des Schieberelements
gegenüber der Schieberelementaufnahme werden diese seitlichen
Schubkräfte jedoch kompensiert, so dass eine dauerhafte
und stabile Befestigung des Schieberelements an der Schieberelementaufnahme
und der Gleitplatten an Schieberelement und Schieberelementaufnahme
möglich ist. Auf die Befestigungsschrauben der Gleitplatten
wirken somit keine diese schädigenden Kräfte,
insbesondere Zugkräfte ein. Da die Führung des
Schieberelements entlang der Schieberelementaufnahme durch die Schwalbenschwanzführung
hochgenau und gegen seitliche Schubkräfte unempfindlich
sowie in ihrer Herstellung kostengünstig ohne das Vorsehen weiterer
Bauelemente in Form einer Linearführung möglich
ist, entsteht ein kompakter Keiltrieb mit sehr hoher Laufgenauigkeit,
der ferner gegen Fertigungstoleranzen unempfindlich ist. Da Klammerführungen oder
weitere Bauelemente nicht mehr erforderlich sind, können
nicht nur die Kosten gegenüber den Lösungen des
Standes der Technik verringert, sondern auch die Prozesssicherheit
erhöht und eine eventuelle Unfallgefahr vermindert werden.
Da das Schieberelement lediglich in die Schieberelementaufnahme eingeschoben
zu werden braucht, wird die Montage des Keiltriebs gegenüber
den Lösungen des Standes der Technik vereinfacht. Ein kostenintensives
Einschleifen der Führungselemente kann entfallen, da die
Prismenführungen bzw. Schwalbenschwanzführung
von Schieberelementaufnahme, Schieberelement und Treiberelement
gegenüber Toleranzen bei der Herstellung unempfindlich
sind. Die durch die Prismenführungen erzielte Selbstzentrierung
führt ferner zu einer sehr hohen Laufgenauigkeit der Aufnahme
seitlicher Schubkräfte. Aufgrund der kompakten Bauweise
des Keiltriebs ist dieser nicht nur für einen geringen
innerhalb eines Pressenwerkzeugs zur Verfügung stehenden
Bauraum geeignet, sondern selbstverständlich auch für
größerformatige Anwendungen. Durch die zwischen
Schieberelement und Schieberelementaufnahme vorgesehene schwalbenschwanzartige
oder Prismen-Führungseinrichtung können somit
kleine, mittlere und großformatige Keiltriebe ausgerüstet
werden, so dass sich ein großes Anwendungsgebiet ergibt.
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Zur
näheren Erläuterung der Erfindung werden im Folgenden
Ausführungsbeispiele näher anhand der Zeichnungen
beschrieben. Diese zeigen in:
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1 eine
vertikale Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Keiltriebs mit schwalbenschwanzartiger
Führungseinrichtung,
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2 eine
perspektivische Ansicht von Schieberelementaufnahme und Schieberelement des
Keiltriebs gemäß 1,
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3 eine
perspektivische Explosionsansicht von Schieberelementaufnahme und
Schieberelement gemäß 2,
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4 eine
perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Keiltriebs mit schwalbenschwanzartiger
Führungseinrichtung zwischen Schieberelement und Schieberelementaufnahme,
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5 eine
perspektivische Ansicht des Keiltriebs gemäß 4 ohne
Treiberelement,
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6 eine
perspektivische Seitenansicht des Keiltriebs gemäß 4,
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7 eine
seitliche Draufsicht auf den Keiltrieb gemäß 4,
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8 eine
seitliche Schnittansicht des Keiltriebs gemäß 4,
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9 eine
perspektivische Ansicht schräg von oben des Keiltriebs
gemäß
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4 mit
aufgefügter Aufnahmeeinrichtung für ein Bearbeitungswerkzeug,
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10 eine
perspektivische Ansicht des mit einer Aufnahmeeinrichtung für
das Bearbeitungswerkzeug versehenen Keiltriebs gemäß 9 mit abgenommenem
Treiberelement, und
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11 eine
perspektivische Ansicht des Keiltriebs gemäß 10 mit
abgenommener Aufnahmeeinrichtung für ein Bearbeitungswerkzeug
und abgenommenem Treiberelement.
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1 zeigt
eine Schnittansicht eines Keiltriebs 1 mit einer Schieberelementaufnahme 2,
einem Schieberelement 3 und einer Aufnahmeeinrichtung 4 zur
Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeugs. Ein mit dem Schieberelement 3 in
Verbindung stehendes Treiberelement ist in dieser Darstellung nicht zu
sehen, kann jedoch der perspektivischen Ansicht in 4 entnommen
werden.
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Schieberelement
und Schieberelementaufnahme sind über eine schwalbenschwanzartige
oder Prismen-Führungseinrichtung 6 miteinander
verbunden. Hierbei weist das Schieberelement 3 einen schwalbenschwanzartig
ausgebildeten Abschnitt 30 auf. Dieser umfasst zwei beidseitig
jeweils zwei zueinander in einem Winkel stehende Gleitflächen 31, 32, 33, 34.
Die beiden Gleitflächen 31 und 33 sind
dabei kleiner ausgebildet als die beiden Gleitflächen 32 und 34.
Dies liegt darin begründet, dass bei einem Arbeitshub die
von einem Pressenwerkzeug, in dem der Keiltrieb angeordnet ist,
ausgeübten Pressenkräfte von der Schieberelementaufnahme
auf das Schieberelement über die Gleitflächen 32, 34 übertragen
werden. Bei einem Rückzug beziehungsweise einem rückwärtigen
Hub des Pressenwerkzeugs erfolgt ein Zurückziehen des Schieberelements über die
beiden Gleitflächen 31, 33, wobei eine
sehr viel geringere Kraft auf das Schieberelement ausgeübt wird,
so dass diese geringeren Abmessungen der Gleitflächen ausreichend
sind.
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Auch
die Schieberelementaufnahme 2 weist einen entsprechend
gegengleich geformten Abschnitt 20 auf, der entsprechende
Gleitflächen 21 bis 24 umfasst, die jeweils
formschlüssig an den Gleitflächen 31 bis 34 anliegen.
Ferner greift der schwalbenschwanzartig ausgebildete Abschnitt 30 mit
einem auskragenden Abschnitt 35 in eine entsprechende Ausnehmung 25 formschlüssig
in die Schieberelementaufnahme 2 ein. Der auskragende Abschnitt 35 kann
sich lediglich über einen Teilbereich der Längsstreckung
von Schieberelement beziehungsweise Schieberelementaufnahme erstrecken.
Grundsätzlich ist es auch möglich, keinen solchen
auskragenden Abschnitt vorzusehen, wobei allerdings der Halt von
Schieberelement und Schieberelementaufnahme aneinander durch einen
solchen formschlüssig in eine entsprechende Ausnehmung 25 der
Schieberelementaufnahme eingreifenden auskragenden Abschnitt 35 deutlich
verbessert wird.
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Wie 1 weiter
entnommen werden kann, sind Gleitplatten an Schieberelementaufnahme
und Schieberelement vorgesehen, um die entsprechenden Gleitflächen 21 bis 24 bzw. 31 bis 34 zu
bilden. Die Gleitplatten 26, 27 an der Schieberelementaufnahme 2 sind
im Querschnitt L-förmig ausgebildet, wohingegen auf den
entsprechenden Flächen des Schieberelements einzelne flache
Gleitplatten 36, 37, 38, 39 aufgefügt
sind, was besser der 3 entnommen werden kann. Die
L-förmigen Gleitplatten 26, 27 sind durch
Befestigungsschrauben 28, 29 an der Schieberelementaufnahme
befestigt. Auch die Gleitplatten 36 bis 39 sind
durch entsprechende Befestigungsschrauben an dem Schieberelement
befestigt, wobei diese jedoch in 1 nicht
dargestellt sind.
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Durch
das Vorsehen einer solchen lösbaren Befestigung der Gleitplatten
an der Schieberelementaufnahme bzw. dem Schieberelement ist ein
problemloser Austausch der Gleitplatten bei Verschleiß möglich.
Die Befestigungsschrauben sind in die Gleitplatten versenkt angeordnet,
so dass keine Behinderung des Gleitens der Gleitflächen
aufeinander durch das Vorsehen der Befestigungsschrauben auftritt.
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Wie
insbesondere der Querschnittsansicht in 1 deutlich
zu entnehmen ist, kragt die Schieberelementaufnahme im Bereich der
schwalbenschwanzartigen Führungseinrichtung nach außen
aus, um eine ausreichend große Gleitfläche 22, 24 für
das Abstützen und Gleiten auf dem Schieberelement 3 zu schaffen.
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Wie 1 weiter
entnommen werden kann, ist die Aufnahmeeinrichtung 4 zum
Aufnehmen eines Bearbeitungswerkzeugs mit einer T-förmigen
Auskragung 40 und das Schieberelement 3 mit einer
entsprechenden T-Nut 41 versehen. Hierdurch kann die Aufnahmeeinrichtung
für das Bearbeitungswerkzeug auf einfache Art und Weise
in die T-Nut 41 eingeschoben werden, wodurch eine einfache
Befestigung und ein sicherer Halt an dem Schieberelement möglich
ist. Anstelle einer T-Nut und einer T-förmigen Auskragung
kann in diesem Bereich auch eine Keilform mit entsprechenden Nuten
und Auskragungen vorgesehen werden, so dass zusätzlich
noch eine Zentrierung und Aufnahme von seitlichen Schubkräften
in diesem Bereich möglich ist. Da jedoch keine Bewegung
von Schieberelement gegenüber der Aufnahmeeinrichtung vorgesehen
ist, ist in den meisten Fällen das Vorsehen von T-Nut und
T-förmiger Auskragung ausreichend.
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In 2 ist
eine perspektivische Ansicht des Details der Schieberelementaufnahme
und des Schieberelements schräg von unten gezeigt. Beide sind
einzeln dargestellt, so dass ein Blick auf die Gleitplatten 26, 27 der
Schieberelementaufnahme 2 und in den schwalbenschwanzartigen
Abschnitt 20 der Schieberelementaufnahme möglich
ist. Ferner ist auch der schwalbenschwanzartig ausgebildete Abschnitt 30 des
Schieberelements deutlich erkennbar, ebenfalls die an diesem befestigten
Gleitplatten, wobei auch deren Befestigung durch Schrauben angedeutet
ist. Wie noch besser der perspektivischen Explosionsansicht in 3 zu
entnehmen ist, sind die jeweiligen Gleitplatten durch drei Befestigungsschrauben
an der Schieberelementaufnahme beziehungsweise dem Schieberelement
befestigt. Die Gleitplatten weisen entsprechende Bohrungen zum Aufnehmen
der Befestigungsschrauben auf.
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In
den 2 und 3 ist ferner eine keilförmige
Aufnahmefläche 300 zum Verbinden mit dem Treiberelement 5,
das in 4 zu sehen ist, zu erkennen. Die keilförmige
Aufnahmefläche 300 ist zweigeteilt und weist zwei
Gleitflächen 301, 302 auf, auf denen
jeweils Gleitplatten aufgefügt werden, die jedoch in den 2 und 3 nicht
zu erkennen sind. Die keilförmige Aufnahmefläche 300 steht
sowohl zu dem schwalbenschwanzartig ausgebildeten Abschnitt 30 als
auch der Seite mit der T-förmigen Nut 41 zur Aufnahme
der Aufnahmeeinrichtung für das Bearbeitungswerkzeug in
einem Winkel, so dass eine äußerst kompakte Bauform
für das Schieberelement entsteht, im Wesentlichen ohne
ungenutzte Seitenflächen. Dies kann insbesondere auch der
perspektivischen Ansicht des zusammengesetzten Keiltriebs 1 gemäß 4 entnommen
werden, bei dem Schieberelementaufnahme, Schieberelement, Treiberelement
und Aufnahmeeinrichtung für das Bearbeitungswerkzeug zusammengefügt
sind. Hierbei ist ferner noch zu erkennen, dass Treiberelement und Schieberelement über
Zwangsrückholklammern 7 miteinander verbunden
sind. Diese dienen der besseren Mitnahme des Schieberelements beim
rückwärtigen Hub des Pressenwerkzeugs. Die Zwangsrückholklammern 7 greifen
sowohl an dem Schieberelement als auch dem Treiberelement an, in
dort vorgesehene Ausnehmungen, Aussparungen oder Nuten.
-
In 5 ist
deutlich erkennbar, dass die Zwangsrückholklammern 7 zu
diesem Zweck auskragende Abschnitte 70 aufweisen, die in
entsprechende Nuten in dem Treiberelement eingreifen können. Ferner
kann 5 entnommen werden, dass auf den Gleitflächen 301, 302 Gleitplatten 303, 304 über
Befestigungsschrauben 305 befestigt sind.
-
Die
gegenüber der Ansicht in 4 um 90° gedrehte
perspektivische Ansicht des Keiltriebs 1 in 6 zeigt
einen Blick auf die Aufnahmeeinrichtung 4 zur Aufnahme
eines Bearbeitungswerkzeugs. Hierbei ist ersichtlich, dass auch
die Aufnahmeeinrichtung 4 mit einer entsprechenden Keilfläche 42,
bestehend aus zwei Gleitflächen 43, 44 versehen
ist, die auf einem entsprechenden Keilabschnitt 50 des
Treiberelements 5 gleiten können.
-
Der
seitlichen Ansicht des Keiltriebs 1 gemäß 7 kann
noch einmal besser entnommen werden, dass der schwalbenschwanzartig
ausgebildete Abschnitt 30, die keilförmige Aufnahmefläche 300 und
die dritte Seite mit der T-förmigen Nut 41 zur Aufnahme
der Aufnahmeeinrichtung 4 für das Bearbeitungswerkzeug
des Schieberelements 3 jeweils in einem Winkel zueinander
angeordnet sind. Jede der Seiten des Schieberelements steht ferner
in einem Winkel zur Senkrechten bzw. Waagerechten, die durch gestrichelte
Linien 8, 9 in 7 angedeutet sind.
Hier kann noch einmal die äußerst kompakte Bauform
des Keiltriebs deutlich entnommen werden.
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Der
entsprechenden seitlichen Schnittansicht des Keiltriebs 1 gemäß 8 ist
zusätzlich ein Federelement 10 in Form einer Gasdruckfeder
zu entnehmen. Dieses dient dazu, das Schieberelement bei dem rückwärtigen
Hub des Pressenwerkzeugs wieder in seine Ausgangsposition zurückzuziehen. Hierdurch
wird der Rückzug des Schieberelements beim rückwärtigen
Hub erleichtert, so dass schneller wieder ein Arbeitshub erfolgen
kann. Je nach Ausbildung des Keiltriebs wäre es aber sogar
möglich, ein solches Federelement wegzulassen, insbesondere bei
Vorsehen von speziell ausgebildeten Zwangsrückholeinrichtungen
in Form der Zwangsrückholklammern 7, beispielsweise
in Form Zwangsrückholeinrichtungen mit Rollreibungselementen.
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Aus
der perspektivischen Draufsicht auf den Keiltrieb 1 gemäß 9 ist
noch einmal ersichtlich, dass das Schieberelement durch entsprechende
Anordnung seiner drei Seiten mit schwalbenschwanzartig ausgebildetem
Abschnitt zum Eingriff in die Schieberelementaufnahme, T-förmiger
Nut zur Aufnahme der Aufnahmeeinrichtung 4 für
das Bearbeitungswerkzeug und keilförmiger Aufnahmefläche
zum Zusammenwirken mit dem Treiberelement 5 äußerst kompakt
ausgebildet ist.
-
Der
perspektivischen Ansicht des Keiltriebs 1 von unten mit
abgenommenem Treiberelement 5 gemäß 10 kann
entnommen werden, dass die Gleitplatten 303, 304 so
lang ausgebildet werden können, dass diese auch die Gleitflächen 43, 44 der Keilfläche 42 der
Aufnahmeeinrichtung 4 für das Bearbeitungswerkzeug
untergreifen, also hier keine weiteren Gleitplatten vorgesehen werden,
sondern lediglich die Gleitplatten 303, 304, so
dass eine einheitliche Fläche zum Zusammenwirken mit dem
entsprechenden Keilabschnitt 50 des Treiberelements 5 vorgesehen
ist.
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Der
perspektivischen Ansicht des Keiltriebs 1 von oben gemäß 11 sind
die Gleitplatten 303, 304 bei abgenommener Aufnahmeeinrichtung
für das Bearbeitungswerkzeug noch einmal zu entnehmen.
Hierbei ist ferner ersichtlich, dass eine entsprechende Befestigung
an der Aufnahmeeinrichtung für das Bearbeitungswerkzeug
durch Vorsehen einer Bohrung 305 in den Gleitplatten 303, 304 und
entsprechender Befestigungsschraube, die jedoch in 11 nicht
dargestellt ist, vorgesehen wird. Hierüber kann die Befestigung
der Aufnahmeeinrichtung 4 für das Bearbeitungswerkzeug
an dem Schieberelement noch weiter verbessert und eine noch stabilere Einheit
geschaffen werden.
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Die
vorstehend genannten Gleitplatten an Schieberelement und Treiberelement
sowie Schieberelementaufnahme bestehen vorzugsweise aus Bronze mit
einem Festschmierstoff, um ein besonders gutes Gleiten der entsprechenden
Gleitpaarungen aufeinander zu ermöglichen. Selbstverständlich sind
grundsätzlich auch andere Materialien für die Gleitplatten
verwendbar, wobei durch eine geringe Reibung der aufeinander gleitenden
Flächen ein besonders optimales Bewegen des Schieberelements innerhalb
des Keiltriebs beim Arbeitshub und rückwärtigen
Hub des Pressenwerkzeugs, in dem der Keiltrieb angeordnet ist, möglich
ist.
-
Neben
den im Vorstehenden beschriebenen und in den Figuren dargestellten
Ausführungsformen von Keiltrieben mit einer schwalbenschwanzartigen oder
Prismen-Führungseinrichtung können noch zahlreiche
weitere Ausführungsformen gebildet werden, bei denen jeweils
schwalbenschwanzförmige Gleitflächen zwischen
Schieberelementaufnahme und Schieberelement bzw. Prismenführungen
zwischen Schieberelement und Treiberelement und Schieberelementaufnahme
und Schieberelement vorgesehen sind. Hierdurch wird jeweils die
Laufgenauigkeit des Schieberelements zwischen Schieberelementaufnahme
und Treiberelement deutlich gegenüber dem Stand der Technik
verbessert, seitliche Schubkräfte werden abgefangen und Fertigungstoleranzen
an Schieberelementaufnahme, Schieberelement und Führungselement
ausgeglichen. Durch das Vorsehen lediglich einer schwalbenschwanzartigen
oder Prismen-Führungseinrichtung zwischen Schieberelementaufnahme
und Schieberelement können weitere eine Führung
unterstützende Bauelemente eingespart und damit die Herstellung des
Keiltriebs gegenüber dem Stand der Technik deutlich kostengünstiger
gestaltet werden.
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- 1
- Keiltrieb
- 2
- Schieberelementaufnahme
- 3
- Schieberelement
- 4
- Aufnahmeeinrichtung
für Bearbeitungswerkzeug
- 5
- Treiberelement
- 6
- schwalbenschwanzartige
oder Prismen-Führungseinrichtung
- 7
- Zwangsrückholklammern
- 8
- vertikale
Linie
- 9
- horizontale
Linie
- 10
- Federelement
(Gasdruckfeder)
- 20
- Abschnitt
- 21
- Gleitfläche
- 22
- Gleitfläche
- 23
- Gleitfläche
- 24
- Gleitfläche
- 25
- Ausnehmung
- 26
- L-förmige
Gleitplatte
- 27
- L-förmige
Gleitplatte
- 28
- Befestigungsschraube
- 29
- Befestigungsschraube
- 30
- schwalbenschwanzartig
ausgebildeter Abschnitt
- 31
- Gleitfläche
- 32
- Gleitfläche
- 33
- Gleitfläche
- 34
- Gleitfläche
- 35
- auskragender
Abschnitt
- 36
- Gleitplatte
- 37
- Gleitplatte
- 38
- Gleitplatte
- 39
- Gleitplatte
- 40
- T-förmige
Auskragung
- 41
- T-Nut
- 42
- Keilfläche
- 43
- Gleitfläche
- 44
- Gleitfläche
- 50
- Keilabschnitt
- 70
- auskragender
Abschnitt
- 300
- keilförmige
Aufnahmefläche
- 301
- Gleitfläche
- 302
- Gleitfläche
- 303
- Gleitplatte
- 304
- Gleitplatte
- 305
- Bohrung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1035965
B1 [0009]
- - EP 1259371 B1 [0010]
- - DE 19860178 C1 [0010]
- - EP 1197319 B1 [0010]