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Gattung
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Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, zum Spannen und Fixieren von blechförmigen Bauteilen, mit einem Spannkopf, einer diesem Spannkopf zugeordneten Antriebseinheit, die pneumatisch oder elektrisch mit Energie betrieben wird, wobei die Antriebseinheit ein stangenförmiges Verstellglied in entgegengesetzten Hubrichtungen antreibt, wobei das Verstellglied über eine an seinem Endbereich in dem Spannkopf angeordnete, mit ihrer Längsachse orthogonal zur Längsachse des stangenförmigen Verstellgliedes angeordnete und im Spannkopf geführte Schwenkachse einen Schwenkhebel schwenkbeweglich um einen vorgegebenen Winkelbereich bewegt, und der Schwenkhebel an seinem der Schwenkachse entgegengesetzten Endabschnitt über eine Kraftarmschwenkachse mit einem Kraftübertragungsarm ebenfalls schwenkbeweglich verbunden ist, und der Kraftübertragungsarm eine im Spannkopf angeordnete und in entgegengesetzten Richtungen hubbeweglich geführte Spannarmlagerachse schwenkbeweglich antreibt und der Schwenkhebel an seiner dem Spannkopfende zugekehrten Seitenfläche glattwandig ausgebildet ist und am oberen Hubende des stangenförmigen Verstellgliedes und beim Krafthub mit einem dem Spannkopf zugeordneten Widerlagerelement einen zweiarmigen Hebel bildet und der Spannarm über einen Spannbereich bis zum Spannende bei parallelem Krafthub zur entgegengesetzten Hubrichtung des stangenförmigen Verstellgliedes eine gleichbleibende oder annähernd gleichbleibende Spannkraft entwickelt und mit dieser auf das betreffend zu spannende blechförmige Bauteil praktisch flächig aufsetzt und dieses spannt, wobei der Schwenkhebel an seiner dem Widerlagerelement des Spannkopfes zugekehrten glattwandigen Seitenfläche mit einer einstückigen Steuerkurve in Form einer nockenförmigen Ausformung versehen ist, die sprunglos und allmählich aus der glattwandigen Seitenfläche ansteigend in Richtung auf die Kraftarmschwenkachse ansteigt und bei Kraftschluss mit dem gehäusefesten Widerlagerelement einen geradlinigen Krafthub auf den Kraftübertragungsarm und die im Spannkopf hubbeweglich geradlinig geführte Spannarmlagerachse bestimmt und der Kraftübertragungsarm an einem in einer Aussparung eines oder beider Spannkopfhälften oder Spannkopfteilen des Spannkopfes angeordneten stiftförmigen Gleitelement abgestützt ist, so dass eine definierte Hubbewegung sichergestellt ist.
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Stand der Technik
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Die
DE 10 2021 000 171 B3 beschreibt eine Kniehebelspannvorrichtung, deren Schwenkhebel an seiner einem Widerlagerelement des Spannkopfes zugekehrten gattwandigen Seitenfläche mit einer einstückigen Steuerkurve versehen ist, die im Gegensatz zur geradlinigen Ausgestaltung der Rückseite der Lasche des Kniehebelgelenkes auch kurvenförmig verlaufen kann, zum Beispiel konvex in Richtung auf das Widerlagerelement. Die Steuerkurve definiert den Parallelhub des Spannarms während des Krafthubes. In Spannstellung, also beim Parallelhub des Werkstückspannarms, nimm die Längsachse und die durch die Längsachse der gehäuseverlaufenden Mittellinie einen Winkel von 90 Gard ein, der in dieser Stellung auch 90 Grad zur Längsachse der Spindel entspricht. Der Schwenkhebel weist im Abstand von der Kraftarmschwenkachse beginnend eine ansteigende und an der glattwandigen Seitenfläche des metallischen Schwenkhebels gebildete und zum Ende des Schwenkhebels abfallende und mit dem Schwenkhebel materialmäßig einstückige Steuerkurve auf, die den parallelen Krafthub des Spannarms auf das zu spannende blechförmige Bauteil definiert. Die Steuerkurve kann eine nockenförmige Ausformung aufweisen, die sprunglos und allmählich aus der glattwandigen Seitenfläche ansteigend in Richtung auf die Kraftarmschwenkachse ansteigt und bei Kraftschub mit dem gehäusefesten Widerlagerelement einen geradlinigen Krafthub auf den Kraftübertragungsarm und die im Spannkopf hubbeweglich geradlinig geführte Spannarmlagerachse bestimmt. Die glattwandige, dem Widerlagerelement des Spannkopfes zugekehrte Seitenfläche des Schwenkhebels verläuft in Bezug auf die die Schwenkmittelpunkte der an den Endbereichen des Schwenkhebels angeordneten Schwenkachsen unter einem spitzen Winkel in Richtung auf das gehäusefeste Widerlagerelement nach Art einer schiefen Ebene, wobei der Steigungswinkel den geradlinigen Krafthub, der auf den Kraftübertragungsarm ausgeübt wird, definiert.
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Die
DE 10 2018 002 358 A1 beschreibt ebenfalls eine Kniehebelspannvorrichtung zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, zum Spannen und Fixieren von Bauteilen, mit einem Gehäuse, einer diesem Gehäuse zugeordneten Antriebsvorrichtung, die mit einem Verstellglied und über eine Kniehebelegelenkanordnung einen schwenkbeweglichen Spannarm zum Spannen der Bauteile auf einer Bauteilauflage in entgegengesetzte Richtungen antreibt, wobei an der Kniehebelgelenkanordnung wenigstens ein Lagerelement angeordnet ist, das im Bereich des oberen Hubendes des Verstellgliedes und während des Krafthubes mit einem dem als Spannkopf ausgebildeten Gehäuse zugeordneten Widerlagerelement einen mehrarmigen Hebel bildet, und der Spannarm nach vorbestimmter Wahl des Übersetzungsverhältnisses an der Kniehebelgelenkanordnung über einen vorbestimmten Bereich bis zum Spannende bei parallelem Krafthub eine gleich bleibende oder annähernd gleichbleibende Spannkraft entwickelt und mit dieser auf das betreffende zu spannende Bauteil aufsetzt. Des Weiteren beschreibt diese Vorveröffentlichung eine Kniehebelspannvorrichtung, bei der ein in dem Gehäuse befindliches Kniehebelgelenkelement mit einem Widerlagerelement an der Innenseite des als Spannkopf ausgebildeten Gehäuses kraftschlüssig einen zweiarmigen Wippenhebel in Spannstellung bildet, wobei über diesen Wippenhebel der Spannarm im Bereich von mehreren Millimetern vor Spannende bei parallelem Krafthub zur entgegengesetzten Hubrichtung des Verstellgliedes eine annähernd gleichbleibende Spannkraft entwickelt und mit dieser auf das zu spannende Bauteil aufsetzt. Das Lagerelement ist eine drehbare Rolle, die mit dem Widerlagerelement des Spannkopfes kraftschlüssig reibungsarm zusammenwirkt. Das bewegliche Lagerelement kann aus einem oder mehreren Wälzlagerkörpern bestehen, die zum Beispiel in einem Käfig und um eine parallel zur Schwenkachse des Kniehebelgelenkelementes drehbarere Achse angeordnet sind. Es kann sich dabei um ein Nadellager handeln.
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Die
DE 10 2018 002 359 A1 betrifft ebenfalls eine Kniehebelspannvorrichtung, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, zum Spannen und Fixieren von Bauteilen, mit einem Gehäuse, einer diesem Gehäuse zugeordneten Antriebsvorrichtung, die mit einem Verstellglied und über eine Kniehebelegelenkanordnung einen schwenkbeweglichen Spannarm zum Spannen der Bauteile auf einer Bauteilauflage in entgegengesetzte Richtungen antreibt, wobei ein in dem Gehäuse befindliches Kniehebelgelenkelement mit einem Drehlager des Gehäuses kraftschlüssig einen zweiseitigen Wippenhebel bildet, und dass über diesen Wippenhebel der Spannarm nach einer Schwenkbewegung in die Spannposition einen Winkel von 90 Grad zur Achse der jeweiligen Antriebsrichtung bildet und der Spannarm aus dieser Stellung heraus mit einem Krafthub von mehreren Millimetern mit annähernd gleich bleibender Spannkraft entwickelt und mit dieser Spannkraft auf das betreffende Bauteil aufsetzt. Ein im Spannkopf befindliches Kniehebelgelenk wirkt mit einem Drehlager des Gehäuses kraftschlüssig nach Art eines zweiseitigen Wippenhebels zusammen, wobei über diesen Wippenhebel der Spannarm im Bereich von mehreren Millimetern vor Spannende bei parallelem Krafthub zur entgegengesetzten Hubbewegung des Verstellgliedes eine annähernd gleichbleibende Spannkraft entwickelt und mit dieser auf das betreffende Bauteil aufsetzt.
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Die
DE 10 2014 111 344 A1 beschreibt eine Spannvorrichtung, umfassend eine drehbar gelagerte, mit einem Spannelement verdrehfest verbundene Spannwelle und eine Stellmechanik, die zur Umsetzung einer linearen Antriebsbewegung in eine Drehbewegung der Spannwelle mit dieser wirkverbunden ausgebildet ist, wobei die Spannwelle aus einer Innenwelle und einer die Innenwelle aufnehmenden, mit der Stellmechanik verbundenen Außenwelle gebildet ist, wobei die verdrehfest mit dem Spannelement verbundene Innenwelle radial zur Hauptdrehachse der Spannwelle innerhalb der Außenwelle verschieblich, aber verdrehfest gelagert ist, und dass zur Lagefestlegung der Innenwelle in Bezug auf die Außenwelle ein mit der Innenwelle wirkverbundenes Stellelement vorgesehen ist. Diese Bauart ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement als fest mit der Innenwelle verbundener, eine Durchgriffsöffnung an der Außenwelle durchgreifender und mit der Stellmechanik wirkverbundener, vorzugsweise zylindrischer Zapfen ausgebildet ist. Zum Verschwenken der Spannwelle ist an der Außenwelle ein Hebelarm angeordnet und dieser gelenkig mit einem Zwischenglied verbunden, wobei der an seinem innenwellenabgewandten Ende stirnseitig mit einer Kontaktfläche versehene Zapfen mit einem am Zwischenglied angeordneten Stellnocken zusammenwirkend ausgebildet ist.
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Aufgabe
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Ausgehend von dem vorstehend zitierten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, durch die Form des durch das stangenförmige Verstellglied angetriebenen Schwenkhebels und dessen Zuordnung zu einem Widerlagerelement eine günstige Krafteinleitung in einen die Spannarmlagerachse antreibenden Kraftübertragungsarm zu gewährleisten.
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Lösung der Aufgabe
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Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Einige Vorteile
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Durch die besondere Zuordnung der nockenförmigen Ausformung zu dem Widerlagerelement ergibt sich eine zuverlässige Krafteinleitung in den Kraftübertragungsarm.
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Weitere erfinderische Ausgestaltungen
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Weitere erfinderische Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 beschrieben.
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Patentanspruch 2 beschreibt eine Spannvorrichtung, bei der das Gleitelement durch Steckverbindungen in der Aussparung des Spannkopfes angeordnet ist.
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Gemäß Patentanspruch 3 ist die Spannvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der parallele Krafthub des Spannarmes mehrere Millimeter, beispielsweise +/- 4 Millimeter, beträgt.
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Eine weitere Ausführungsform ist gemäß Patentanspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der geradlinige Abstand zwischen den Mittelpunkten des Wiederlagerelementes und der Kraftarmschwenkachse in Spannstellung des Schwenkhebels 18 Millimeter und der geradlinige Abstand zwischen dem Schwenkmittelpunkt der Kraftarmschwenkachse und der nockenförmigen Steuerkurve 12 Millimeter beträgt und in Offenstellung des Spannarms sich das Maß von 18 Millimeter auf 14 Millimeter und das Maß von 12 Millimeter auf 8 Millimeter beträgt.
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Das stangenförmige Verstellglied, der Schwenkhebel, sämtliche Schwenkachsen, der Kraftübertragungsarm, die Spannarmlagerachse und der Spannarm bestehen aus einem metallischem Werkstoff, insbesondere aus einer Stahllegierung.
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In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen:
- 1 Eine Kniehebelspannvorrichtung mit in Spannstellung geschwenktem Spannarm, teilweise im Axiallängsschnitt;
- 2 die aus 1 ersichtliche Spannvorrichtung in einer Zwischenstellung der kraftschlüssigen Anlage der Steuerkurve an das Widerlagerelement;
- 3 eine Einzelheit aus 1, in größerem Maßstab, teils abgebrochen dargestellt, und
- 4 eine Einzelheit aus 2, gleichfalls im größeren Maßstab.
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Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen Spannkopf, dem eine als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildete Antriebseinheit 2 zugeordnet ist. Die Antriebseinheit 2 ist mit dem Spannkopf 1 durch nicht dargestellte Schrauben auswechselbar zugeordnet. In einem Zylinder 3 ist ein Kolben 4 über im Einzelnen nicht dargestellte Dichtelemente in Richtung C bzw. D längsverschieblich und dichtend geführt. Dem Kolben 4 wird durch Anschlussöffnungen 5 bzw. 6 durch angeschlossene, nicht dargestellte Leitungen über eine ebenfalls nicht dargestellte Steuereinrichtung Druckluft abwechselnd zugeführt, wodurch der Hub des Kolbens 4 in Richtung C bzw. D veranlasst wird.
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Mit dem Kolben 4 ist ein stangenförmiges Verstellglied 7 verbunden, das gegebenenfalls teleskopförmig längenveränderlich ausgebildet sein kann (gleichfalls nicht dargestellt). Zu diesem Zweck kann das Verstellglied 7 aus durch Schraubverbindungen miteinander gekuppelten Einzelteilen bestehen, die durch mehr oder weniger Einschrauben teleskopförmig verstellbar ausgebildet sind.
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Anstatt einer Kolben-Zylinder-Einheit als Antriebseinheit 2 kann auch ein Elektromotor zur Anwendung kommen, der das stangenförmige Verstellglied 7 in Richtung C oder D antreibt.
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Bei der dargestellten Ausführungsform durchgreift das Verstellglied 7 durch ein Dichtelement 8 abgedichtet eine Wand 9 des Spannkopfes 1, durch die das Verstellglied 7 auch geführt wird.
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Im Endbereich des Verstellgliedes 7 ist über eine Schwenkachse 10 ein Schwenkhebel 11 im Innenraum 12 des Spannkopfes 1 angeordnet. Die Schwenkachse 10 verläuft mit ihrer Längsachse orthogonal zur Längsachse 13 des Verstellgliedes 7. Am entgegengesetzten Ende zur Schwenkachse 10 ist eine als Kraftarmschwenkachse ausgebildete Schwenkachse 14 angeordnet, deren Längsachse parallel zur Schwenklängsachse der Schwenkachse 10 angeordnet ist.
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Die Schwenkachse 10 weist an ihrem aus der Ebene des Schwenkhebels 11 am beidseitig herausragenden Endabschnitt Rollen auf, von denen lediglich eine Rolle 15 aus der Zeichnung erkennbar ist. Die Rollen 15 sind in gegenüberliegenden Längsnuten des Spannkopfes 1 rollend zwangsgeführt. Von diesen Längsnuten ist lediglich eine der Längsnuten 16 aus der Zeichnung erkennbar. Die Nuten sind in sandwichartig aufeinander liegenden, zum Beispiel Hälften, des Spannkopfes 1 angeordnet und diese Spannkopfhälften oder Spannkopfteile sind durch nicht dargestellte Schrauben lösbar miteinander dichtend verbunden, wobei die Teile oder Hälften des Spankopfes 1 durch ebenfalls nicht dargestellte umlaufende Dichtungen staubdicht nach Außen abgedichtet sein können oder satt und flächig an den Trennebenen aufeinander liegen.
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Im oberen Endbereich verlaufen die Längsnuten 16 kurvenförmig bei 17. Diese Kurve 17 kann auch aus einer Kurvenschar gebildet sein. Außerdem befindet sich in diesem Bereich ein aus einem verschleißfähigen Kunststoff, aus gehärtetem Stahl oder aus Keramik bestehender Verschleißkörper 18, der an seiner den Rollen 15 zugekehrten Oberfläche entsprechend kurvenförmig gestaltet ist. Auf diese Weise weist die Spannvorrichtung keine Totpunktlage auf. Bei Verschleiß kann der Verschleißkörper 18 ausgetauscht werden. Der Verschleißkörper 18 ist entweder durch Schrauben oder Kleben mit dem Spannkopf 1 einstückig verbunden.
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Im Innenraum 12 des Spannkopfes 1 ist oberhalb des Schwenkhebels 11 ein Widerlagerelement 19 ortsunbeweglich, aber in einem Nadellager 20 drehbar angeordnet. Zu diesem Zweck ist das Widerlagerelement 19 in einem orthogonal zu seiner Längsachse geführten Querschnitt kreisrund an seiner Peripherie ausgebildet.
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Dem Widerlagerelement 19 ist eine Steuerkurve 21 zugeordnet, die materialmäßig einstückig an dem aus einem metallischen Werkstück, insbesondere aus einer Stahllegierung, bestehenden Schwenkhebel 11 angeformt ist und die sich in Form einer nockenförmigen Erhebung von der glattwandigen Seitenfläche 22, vorliegend etwa wulstartig, nockenförmig oder exzenterförmig, über die glattwandige Seitenfläche 22 erstreckt.
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In 4 ist der Schwenkhebel 11 durch entsprechende Beaufschlagung des Kolbens 4 mit Druckluft über die Anschlussöffnung 6 in Richtung C, also in der Zeichnung gesehen nach oben, verschoben worden, so dass in der aus 4 ersichtlichen Stellung die Steuerkurve 21 kraftschlüssig an dem Widerlagerelement 19 zur Anlage kommt und sich bei einer weiteren Schwenkbewegung, die aus 3 ersichtlich ist, weiter kraftschlüssig entlang gleitet. Dadurch wird über die Kraftarmschwenkachse 14 ein Kraftübertragungsarm 23 in Richtung V - 3 und 4 - gegen die Rückstellkraft eines Druckfederelementes 25 nach unten (in der Zeichnungsebene gesehen) gedrückt und drückt dabei auch eine Spannarmlagerachse 24 gegen die Rückstellkraft des Druckfederelementes 25 in Richtung V.
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Die Spannarmlagerachse 24 ist in einer Gleitbüchse 26 gelagert, die an gegenüberliegenden Wandungsseiten 27 und 28 gleitbeweglich abgestützt ist. Außerdem ist der Kraftübertragungsarm 23 an einem in einer Aussparung an der Innenseite des Spannkopfes 1 auswechselbar angeordneten Gleitelement 29 abgestützt, so dass eine definierte Hubbewegung in Richtung V - T sichergestellt ist.
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Man erkennt deutlich, dass durch den Kraftschluss des Schwenkhebels 11 bei Anlage der Steuerkurve 21 an dem Widerlagerelement 19 ein zweiarmiger Hebel gebildet wird, der gegenüber dem langen Hebelarm in Richtung auf die Schwenkachse 10 eine große Übersetzung ermöglicht, so dass der mit der Spannarmlagerachse 24 in Richtung A bzw. B schwenkbare Spannarm 30 bei der dargestellten Ausführungsform einen Schwenkwinkel von 135 Grad zurücklegt.
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Wie man ferner aus der Zeichnung erkennt, liegen die Drehmittelpunkte der Kraftarmschwenkachse 14 und des Widerlagerelementes 19 bei der dargestellten Ausführungsform koaxial übereinander (in der Zeichnungsebene gesehen). In Abänderung der aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsform kann sich allerdings auch die Mittenachse des Widerlagerelementes 19, vorliegend die Drehachse des Widerlagerelementes 19, in Richtung auf den Spannarm 30, mithin um einen gewissen seitlichen Betrag, versetzt neben den Drehmittelpunkt der Kraftarmschwenkachse 14 befinden.
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Das Gleitelement 29 kann stiftförmig ausgebildet und durch Steckverbindungen in einer Aussparung eines oder beider Spannkopfhälften oder Spannkopfteilen des Spannkopfes 1 angeordnet sein (nicht dargestellt).
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Schwenkhebel 11 als Lasche ausgebildet, die auf gegenüberliegenden Seiten ebenflächig ausgebildet ist.
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Sämtliche Schwenkachsen, die Schwenkachse 10, 14, 24, das stangenförmige Verstellglied 7 und das Gleitelement 29 sind bei der dargestellten Ausführungsform aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einer Stahllegierung, hergestellt, was auch für das Widerlagerelement 19 gilt, das zum Beispiel als Nadellager ausgebildet sein kann.
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Die Spannarmlagerachse 24 ist einseitig oder beidseitig aus dem Spannkopf 1 herausgeführt. Auf diesen Endabschnitten ist der Spannarm 30 einseitig oder beidseitig, letzteres in Gabelform, austauschbar, funktionell einstückig, angeordnet.
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Im Gegensatz zu der dargestellten Ausführungsform kann dem Zylinder 3 ein Sperrventil zugeordnet sein (nicht dargestellt), das in Spannstellung den Zylinder 3 gegen Druckluftverlust sperrt.
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Das Maß X1 beträgt bei der dargestellten Ausführungsform 14 Millimeter und das Maß Y1 8 Millimeter, während das Maß X in 3 18 Millimeter und das Maß Y 12 Millimeter beträgt.
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Dem Spannarm 30 ist ein als Kiefer 31 bezeichnetes Auflageelement für die zu spannenden Bauteile zugeordnet.
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Mit 31 ist ein als Kiefer bezeichneter Auflageelement für die zu spannenden Bauteile bezeichnet.
