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Die Erfindung betrifft einen Exzenterspanner zum
Spannen von Hohlschaft-Kegelwerkzeugen nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Es gibt Spannmechanismen zum Spannen von
Hohlschaft-Kegelwerkzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 mit einem radialen Antrieb des Betätigers. Dies bedeutet, dass
mit einer quer zur Längsachse
des Werkzeuges angeordneten Spannschraube eine in axialer Richtung
gerichtete Spannzange in radialer Richtung betätigt werden kann, deren Spannbacken
das Hohlschaft-Kegelwerkzeug
spannend hintergreifen.
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Als Verstellwerkzeug ist es bekannt,
eine ein Links- und Rechtsgewinde tragende Gewindespindel zu verwenden,
die in zugeordneten Gewindebohrungen der Spannbacke aufgenommen
ist und bei Verdrehung dieser Gewindespindel werden die Spannbacken
auseinander gefahren. Bei entgegengesetzter Drehung werden die Spannbacken
zusammengefahren.
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Als Verstell- oder Betätigungsvorrichtung
für den
Exzenterspanner ist es ferner bekannt, eine Exzenterspindel zu verwenden,
die sich allerdings nur in Form einer Linienpressung an den zugeordneten Spannbacken
oder an zugeordneten Zugstangen, welche ihrererseits die Sannbacken
betägigen,
anlegt, um eine entsprechende Spannkraft auf eine Spannzange zu
erzeugen. Nachteil dieser Linienberührung zwischen der Spannzange
und dem Exzenter ist jedoch, dass die aneinander anliegenden Flächen nur
eine Linienberührung
einnehmen, wodurch ein hoher Verschleiss bei hoher spezifischer
Flächenpressung
stattfindet. Es gibt im übrigen
keine definierte Endstellung für
einen derartigen Exzenter. Man muss deshalb einen solchen Exzenter
mit einem Drehmomentenschlüssel
betätigen,
um eine definierte Spannkraft zu erzeugen. Außerdem besteht die Gefahr,
dass der obere Totpunkt nicht erreicht wird und sich deshalb der
Exzenter unbeabsichtigt aus seiner Selbsthemmung während des
Betriebes des Werkzeuges löst.
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Ferner besteht der Nachteil, dass
wegen der undefinierten Verdrehlage des Exzenters keine Möglichkeit
besteht, zentral durch den gesamten Exzenterspanner eine durchgehende,
axiale Bohrung anzulegen, durch die beispielsweise ein Kühl- oder
ein Schmiermittel durch den Exzenterspanner hindurch zum eingespannten
Werkzeug transportiert werden kann.
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Wegen des Fehlens einer derartigen
zentralen Längs-Mittenbohrung
ist es deshalb auch nicht möglich,
durch eine solche Längs-Mittenbohrung
ein Verstellwerkzeug hindurch zu führen, mit dem beispielsweise
durch den Exzenterspanner hindurch ein eingespanntes Werkzeug auf
Länge eingestellt
werden kann.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe
zugrunde, einen Exzenterspanner zum Spannen von Hohlschaft-Kegelwerkzeugen
der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine wesentlich
höhere
Spannkraft definierter Größe in einer
definierten Drehlage des Exzenters aufgebracht werden kann.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe
ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein Exzenter drehbar
in einer Querbohrung einer Aufnahme gelagert ist, in deren Längsachse
eine Zugstange angeordnet ist, die von dem Exzenterteil des Exzenters durchsetzt
ist und dass an mindestens einer Seite des Exzenters ein den Exzenter
mindestens teilweise umgreifendes Pendelstück angeordnet ist, welches schwenkbar
in der Zugstange gelagert ist.
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Wesentliches Merkmal der Erfindung
ist, dass nun auf eine direkte Übertragung
der Exzenterspannkraft auf eine Zugstange oder direkt auf die Spannbacken
verzichtet wird und dass nach der Erfindung zwischen dem Exzenter
und der Zugstange ein Kniehebelmechanismus vorgesehen ist, der erfindungsgemäß durch
ein Pendelstück
und den Exzenter gebildet wird.
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Durch die Tatsache, dass das Pendelstück mindestens
teilweise den Exzenter umgreift, ergibt sich der wesentliche Vorteil,
dass auf die als nachteilig angesehene Linienpressung zwischen dem
Exzenter und einer Zugstange verzichtet wird und stattdessen eine
Flächenpressung
verwendet wird, die zwischen dem Pendelstück und dem Exzenter entsteht.
Dieses Pendelstück
bildet nun einen Kniehebel in Verbindung mit dem Exzenterumfang
des Spannexzenters. Die Exzenterkraft wird auf diesen Kniehebel übertragen,
mit dem Ziel, die Kniehebelkraft auf die Zugstange zu übertragen,
die bei Spannung des Exzenters eine Längung erfährt. Die Längenveränderung wird auf die Spannbacken
der Spannvorrichtung übertragen.
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Die Kombination
von Exzenter und Kniehebel
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Mit der Anordnung eines Kniehebelmechanismus
in Verbindung mit dem Exzenter ergibt sich nun der wesentliche Vorteil,
dass der Exzenter nun in zwei genau definierte Drehlagen gedreht
werden kann. In der einen Drehlage ist der Kniehebel abgeknickt,
und es wird daher keine Zugkraft auf die Zugstange übertragen.
Die Spannvorrichtung ist damit entspannt oder kann sogar ein nicht
mehr eingespanntes Werkzeug ausstoßen.
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In der anderen Drehlage des Exzenters
wird der Kniehebel hingegen gestreckt, und aufgrund der Streckung
des Kniehebels werden außerordentlich hohe
Zugkräfte
auf die Zugstange übertragen.
Das heißt,
mit relativ geringem Drehmoment am Exzenter können hohe Zugkräfte auf
die Zugstange übertragen
werden, und dank der erfindungsgemäßen Flächenpressung zwischen dem Kniehebel
(Pendelstück)
und dem Exzenter werden diese hohen Spannkräfte; auf den Spannteil (z.B.
die Spannbacken) der Spannvorrichtung übertragen.
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Der Kniehebel ist deshalb in der
einen Drehlage des Exzenters abgewinkelt und entspannt, während in
der anderen Drehlage des Exzenters der Kniehebel gespannt ist.
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Vorstehend wurde erwähnt, dass
der Kniehebel abgeknickt ist, um eine Lösestellung zu erreichen. In
einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es jedoch vorgesehen,
dass in der Lösestellung
der Kniehebel ebenfalls gestreckt ist. Hierbei weist der Exzenter
beispielsweise einen Drehwinkel von 180° auf, wobei in der Lösestellung
der Kniehebel derart gestreckt wird, dass es sogar zu einer Ausstoßbewegung
auf das eingespannte Werkzeug kommt.
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Es werden also mit der vorliegenden
Erfindung zwei verschiedene Ausführungsformen
eines Kniehebels beansprucht. Einmal ein Kniehebel, bei dem es ausreicht,
dass dieser in der Lösestellung
angewinkelt ist, wobei der Exzenter beispielsweise dann nur um 90° gedreht
werden muss und – in
der anderen Ausführungsform – ein Kniehebel,
der einen Exzenter mit einem Drehwinkel von 180° vorsieht, so dass also auch
in der Lösestellung
der Kniehebel völlig
gestreckt ist und hierbei sogar das eingespannte Werkzeug noch ausgestoßen wird.
Damit ist ein Maximalhub zwischen der Spannstellung und der Lösestellung
möglich.
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Es kommt im übrigen nicht auf die hier angegebenen
Drehwinkel von 90 Grad und/oder 180 Grad an. Es soll damit nur dargestellt
werden, dass zwei definierte Drehlagen de Exzenters gegeben sind,
bei deren Erreichung auf jeden Fall eine Spannung (mit höchstmöglicher
Spannkraft) oder Entspannung der Zugstange gewährleistet ist. Die angegebenen
Drehwinkel sind also nur beispielhaft zu verstehen. So kann es vorgesehen
sein, den Exzenter um einen definierten Drewinkel im Bereich von
60 bis 270 Grad zu drehen.
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Wichtig ist jedoch, dass in der einen
Endstellung bei Streckung des Kniehebes stets eine gleichbleibende
Zugkraft auf die Zugstange und damit eine gleichbleibende Klemmkraft
auf die Spannanordnung ausgeübt
wird.
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Es entfällt damit der Nachteil nach
dem Stand der Technik, dass mit der Drehung des Exzenters mit unterschiedlichem
Drehmoment auch entsprechend die Klemmkraft beeinflusst wurde.
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Unteres Pendelstück für die Erreichung
der Spannstellung
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Der Kniehebel nach der Erfindung
wird in einer bevorzugten Ausführungsform
dadurch gebildet, dass ein unteres Pendelstück in der Zugstange schwenkbar
gelagert ist. Als Schwenkaufnahme für dieses Pendelstück wird
hierbei eine Kugel-Kalotten-Aufnahme bevorzugt. Das heißt, das
Pendelstück
ist mit seiner unteren, in der Aufnahme sitzenden Kontur kugelförmig ausgebildet
und die Aufnahmekontur, welche das Pendelstück aufnimmt, bildet die Form
einer Kugelkalotte. Das Pendelstück
ist damit in dieser Aufnahme schwenkbar gelagert und legt sich mit
seinem oberen, freien und schwenkbaren Ende an dem Exzenter an.
Hierbei wird der Exzenter von entsprechenden Spannflächen dieses
Pendelstückes
mindestens teilweise umfasst, so dass die gesamte Spannkraft über diese
relativ großflächigen Spannflächen übertragen
wird. Es kommt daher nicht zu einer undefinierten Linienberührung, wie
sie beim Stand der Technik vorhanden ist, und damit besteht auch
nicht mehr die Gefahr, dass sich derartige Linienberührungen
unbeabsichtigt bei Erschütterungen lösen. Es
wird damit eine sehr betriebssichere Spannstellung erreicht, weil
bei Drehung bis zum oberenn Totpunkt des Exzenters auf jeden Fall
die Streckung des Kniehebels und damit die höchstmögliche Spannkraft erreicht
wird. Diese kann im übrigen durch
die Verdrehung eines Spannkolbens feinfühlig eingestellt werden.
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Statt der hier beschriebenen Kugel-Kalotten-Lagerung
werden auch andere, zum Stand der Technik gehörenden Schwenklagerungen als
erfindungswesentlich beansprucht.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung reicht es für
die Verwirklichung des Kniehebelmechanismus aus, wenn ein einziges
Pendelstück
vorhanden ist, welches in der Art der Kugel-Kalotten-Aufnahme pendelnd
in der Zugstange gelagert ist.
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Oberes Pendelstück für die Ausstoßbewegung
beim Lösen
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es jedoch vorgesehen,
dass ein zweites Pendelstück
vorhanden ist, welches dem ersten Pendelstück gegenüber liegt und welches ebenfalls
mit seinen Spannflächen
den Außenumfang
des Exzenters mindestens teilweise umfasst. Hierbei wird es bevorzugt,
wenn dieses zweite Pendelstück
(später
auch oberes Pendelstück
genannt) verschiebbar in der Zugstange gehalten ist, um so die Lösekraft
auf die Spannvorrichtung zu übertragen. Es
ist zwar auch möglich,
dieses obere Pendelstück schwenkbar
in einer Kugel-Kalotten-Aufnahme anzuordnen. Au:; Platzgründen wird
diese Lösung
jedoch nicht verwirklicht, sondern es wird stattdessen eine Querverschiebung
des oberen Pendelstückes
in der Zugstange bevorzugt.
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Eine solche Querverschiebung kann
im übrigen
auch für
das untere Pendelstück
als Schwenklager vorgesehen werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass
es für
die Verwirklichung des Erfindungsgedankens ausreicht, lediglich
das untere Pendelstück
vorzusehen. Das obere Pendelstück
kann entweder entfallen oder – wenn
es vorhanden ist – dient
es lediglich zur Erzeugung einer Ausstoßbewegung oder zur Abdichtung der
zentralen Mittenbohrung in Richtung zum Exzenter auf dieser Seite.
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Die zentrale
Mittenbohrung
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Die Anordnung eines Kniehebelmechanismus
am Exzenter zur Übertragung
von Spannkräften hat überraschender
Weise zu einem weiteren wesentlichen Vorteil geführt, der bisher im Stand der Technik
noch nicht verwirklicht werden konnte. Es hat sich nämlich gezeigt,
dass durch die teilweise Umgreifung des Exzenters mittels Spannflächen der Pendelstücke nun
die Möglichkeit
besteht, eine abgedichtete, zentrale Mittenbohrung durch den gesamten
Exzenterspanner anzulegen, der durch sämtliche Einstellvorrichtungen
des Exzenterspanners hindurchgreift. Durch diese zentrale Mittenbohrung können nun
erindungsgemäß Kühlmittel,
Sprühnebel oder
auch Einstellwerkzeuge hindurchgeführt werden.
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Durch den Exzenterspanner ist erfindungsgemäß eine zentrale
Mittenbohrung hindurchgeführt, mit
welcher ein zentraler Zugang zu dem eingespannten Werkzeug von unten
her möglich
ist. Dies war bisher noch nicht im Stand der Technik bekannt. Durch
diese zentrale Zugangsöffnung
kann z. B. die Länge
des eingespannten Werkzeugs exakt eingestellt werden, indem eine
in der zentralen Mittenbohrung angeordnete Einstellschraube durch
die zentrale Mittenbohrung des Spannwerkzeuges hindurch betätigt wird.
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Für
die Erreichung dieses Vorteils reicht es aus, ein einziges Pendelstück zu verwenden,
und der Exzenter liegt dann mit seiner anderen Fläche in Form
einer Linienberührung
an einer entsprechenden Anlagefläche
an der Zugstange an.
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Wenn allerdings in abgedichteter
Weise Sprühnebel
oder ein Kühlmittel
hindurch geführt
werden soll, dann ist es notwendig, den Exzenter an beiden Seiten
in Richtung auf die angreifenden Pendelstücke abzudichten. Zu diesem
Zweck ist es deshalb vorteilhaft, zusätzlich das obere Pendelstück zu verwenden
und dafür
zu sorgen, dass dieses auch teilweise den Außenumfang des Exzenters umgreift, weil
dann durch diese Bohrung des oberen Pendelstückes ebenfalls die zentrale
Mittenachse hindurch läuft
und diese dann vollständig
am Exzenter abgedichtet ist.
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Wenn es also nur darum geht, eine
zentrale Mittenbohrung ohne Abdichtung am Exzenter zu schaffen,
um beispielsweise ein Einstellwerkzeug durch die Mittenbohrung hindurch
zu führen,
kann man auf das obere Pendelstück
verzichten. Kommt es hingegen darauf an, dass man eine abgedichtete zentrale
Mittenbohrung schaffen will, dann sollte auch ein oberes Pendelstück vorhanden
sein, welches ebenfalls den Exzenter mindestens teilweise mit Spannflächen umgreift.
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Die definierten Anschlagflächen für den Exzenter
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Wichtig bei der vorliegenden Erfindung
ist auch, dass zwei definierte Anschlagflächen für die Betätigung des Exzenters vorhanden
sind, wobei die eine Anschlagfläche
der Lösestellung
und die andere Anschlagfläche
der Spannstellung zugeordnet ist.
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Wird also der Exzenter von seiner
Lösestellung
in die Spannstellung gedreht (beispielsweise über einen Winkel von 180°), dann ist
stets sichergestellt, dass die Spannvorrichtung auch die erforderten
Spannkräfte
erbringt. Dies wird erreicht, weil die definierte Anschlagstellung
genau dem oberen Totpunkt des Exzenters zugeordnet ist, der zu einer Spannung
(Streckung) des Kniehebels führt.
Damit wird stets eine gleichbleibende Spannkraft übertragen.
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Es kommt also nicht mehr darauf an,
dass man gefühlsmäßig mit
einem gewissen Drehmoment die Spannkraft durch Drehung am Exzenter
einstellt, weil durch die Verwendung eines Kniehebelmechanismus
stets dafür
gesorgt ist, dass der Kniehebel entweder vollständig gestreckt oder vollständig abgewinkelt
ist.
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Dank der Tatsache, dass es nur zwei
definierte Anschlagstellungen gibt, ist damit auch Sorge getragen,
dass in der einen Anschlagstellung (Spannstellung) alle einander
zugeordneten Längsbohrungen
der verschiedenen einander zugeordneten Spannteile in der Spannvorrichtung
eine zentrale, durchgehende und fluchtende Mittenbohrung bilden.
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Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung
ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern
auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
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Alle in den Unterlagen, einschließlich der
Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die
in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden
als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in
Kombination gegenüber
dem Stand der Technik neu sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand
von lediglich einen Ausführungsweg
darstellenden Zeichnungen näher
erläutert.
Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere
erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile: der Erfindung hervor.
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Es zeigen:
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1:
Schnitt durch eine bevorzugte Ausgestaltung eines Exzenterspanners
in der Spannstelllung,
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2:
Schnitt in Höhe
des Exzenters,
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3:
eine um 90° gedrehte
Schnittdarstellung,
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4:
Ansicht in Richtung des Pfeiles IV in 1,
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5:
Seitenansicht des Exzenters mit teilweisem Schnitt,
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6:
die um 90° gedrehte
Seitenansicht,
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7:
die Draufsicht auf den Exzenter,
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8:
Schnitt durch die Querbohrung der Zugstange,
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9:
Längsschnitt
durch die Zugstange,
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10:
die um 90° gedrehte
Schnittdarstellung,
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11:
Schnitt durch das Lagerteil,
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12:
Schnitt durch die beiden Pendelstücke,
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13:
die um 90° gedrehte
Schnittdarstellung nach
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12,
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14:
Schnitt durch das Anschlagstück,
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15:
die Draufsicht auf das Anschlagstück nach 14,
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16:
Schnitt durch die Aufnahme des Exzenterspanners,
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17:
Schnitt durch die Querbohrung der Aufnahme,
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18:
die um 90° gedrehte
Schnittdarstellung,
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19:
die Stirnansicht der Aufnahme,
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20:
Schnitt durch den Spannkolben,
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21:
Schnitt durch die Spannbacken in gespannter Stellung,
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22:
Schnitt durch die Spannbacken nach 21,
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23:
Schnitt durch die Anlaufscheibe und den Federkäfig,
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24:
schematisierte Darstellung des erfindungsgemäßen Kniehebelprinzips in der
Hälfte
der Lösungsstellung,
jedoch mit der größten Auslenkung des
Kniehebels,
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25:
der Kniehebel nach 24 in
der Spannstellung.
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In den 1 bis 4 ist allgemein ein Exzenterspanner
nach der Erfindung dargestellt, der im Wesentlichen aus einer etwa
zylinderförmigen
Aufnahme 1 besteht, die in den 16 bis 19 näher dargestellt
ist. Diese Aufnahme 1 besteht aus dem Gehäuse, welches eine vordere,
stirnseitige Öffnung 2 aufweist.
Es ist eine erste Querbohrung vorgesehen, welche eine Aufnahmeöffnung 7 mit
einer darin angeordneten Gewindebohrung trägt. In axialem Abstand davon
sind zwei zueinander fluchtende Querbohrungen 4,5 angelegt,
wobei die eine Querbohrung 4 einen größeren Durchmesser aufweist,
als vergleichsweise die damit fluchtende, andere Querbohrung 5.
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Die gesamte Aufnahme weist einen
Innenraum 3 auf. In axialer Richtung ist bodenseitig eine Mittenbohrung 6 angelegt.
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In den zentralen Innenraum 3 ist
gemäss 1 und 3 eine Zugstange 9 eingesetzt,
die in den 8 bis 10 näher dargestellt ist. Diese
Zugstange besteht aus einem vorderen, etwa zylindrischen Ende mit
einer stirnseitigen Öffnung 31,
die an ihrem Außenumfang
ein Außengewinde 37 trägt. Die Öffnung 31 geht über eine
Querschnittsverminderung in eine zentrale Längsbohrung 30 über, die
ihrerseits in einem langlochförmigen
Durchbruch 26 für
den Durchgriff mit der Zugstange 9 übergeht.
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Am gegenüberliegenden Ende des Durchbruches 26 ist
hierbei in einer zylinderförmigen
Bohrung ein Gewinde 28 angelegt.
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An dem einen Ende des Durchbruches 26 ist eine
Planfläche 29 angeordnet,
an der das später noch
zu beschreibende obere Pendelstück 12 in
radialer Richtung verschiebbar angelegt ist.
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Der zentrale Durchbruch 26 wird
von einem Spannexzenter 8 durchgriffen, der in den 5 bis 7 näher
dargestellt ist. Er weist einen oberen, größeren, zylindrischen Lagerzapfen 25 auf,
der drehbar in der Querbohrung 4 der Aufnahme 1 angeordnet
ist. Au der gegenüberliegenden
Seite ist ein kleinerer, zylindrischer Lagerzapfen 23 angeordnet,
der drehbar in der unteren Querbohrung 5 der Aufnahme 1 gelagert
ist.
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Am oberen Ende des größeren Lagerzapfens 25 ist
eine Anschlagnocke 34 angeordnet, die einstöckig mit
dem Lagerzapfen 25 verbunden ist, so dass sich eine in
axialer Richtung verlängerte,
erhabene Anschlagnocke 34 ausbildet, an der seitliche Anschlagflächen 35, 36 angeordnet
sind.
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Die mit diesen Anschlagflächen zusammenwirkenden
anderen Flächen
sind dann später
mit 35a, 36a bezeichnet.
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Damit der Exzenter nicht aus dem
Durchbruch 26 und der entsprechenden Lagerung im Bereich
der Querbohrungen 4, 5 in Achsrichtung herausfällt, ist
ferner ein Anschlagstück 18 vorgesehen, welches
mit seinem Rand die Planfiläche 69 am Spannexzenter 8 übergreift,
wie dies auch in 1 dargestellt
ist. Das Anschlagstück 18 ist
mit einer Schraube 19 befestigt, welche in die Gewindebohrung
der Aufnahmeöffnung 7 eingreift.
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Zwischen den beiden zylindrischen Lagerzapfen 23, 25 des
Spannexzenters 8 ist nun der eigentliche Exzenter 24 angeordnet.
Er weist eine Querbohrung 27 auf. Der Spannexzenter 8 ist
um die Drehachse 21 herum drehbar in der Aufnahmeöffnung der
Aufnahme 1 gelagert und verdrehbar und die Exzenterachse
des Exzenters 24 ist mit 22 angegeben.
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Damit der Exzenter nicht nach unten
herausfällt,
ist im Übergang
zwischen dem Exzenter 24 größeren Durchmessers und dem
unteren Lagerzapfen 23 kleineren Durchmessers eine Anschlagkante 70 angeordnet,
mit der sich der Spannexzenter 8 an der zugeordneten Fläche im Innenraum 3 oberhalb
der Querbohrung 5 abstützt.
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Zum Drehantrieb des Spannexzenters 8 wird ein
Innensechskant 71 verwendet. In diesem Innensechskant 71 wird
ein entsprechendes Werkzeug eingesetzt und der Spannexzenter 8 wird
damit um seine definierten beiden Drehlagen verdreht.
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Es wird nun nachfolgend das erfindungsgemäße Kniehebelprinzip
erläutert.
Die schematisierte Darstellung des Kniehebelprinzips ist in 24 und 25 dargestellt. Es ist zunächst ersichtlich,
dass sich an der einen Seite des Exzenters 24 ein unteres Pendelstück 11 anlegt,
welches in den 12 und 13 dargestellt ist. Dieses
Pendelstück
weist an seiner Fußseite
eine Kugelfläche 42 auf,
welche in eine zugeordnete Kugelkalotte 39 im Bereich eines
Lagerteils 10 eingreift. Dieses Lagerteil 10 gemäss 11 weist ein Gewinde 38 auf,
welches in das zugeordnete Innengewinde 28 der Zugstange 9 eingeschraubt ist.
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Das obere Ende des Pendelstücks 11 weist teilweise
runde Spannflächen 43 auf,
die sich um einen bestimmten Umgreifungswinkel (siehe 24) am Außenumfang
des Exzenters 24 anlegen. Das Pendelstück 11 ist damit um
einen Drehpunkt 68 in der kugelkalottenförmigen Aufnahme
im Lagerteil 10 verschwenkbar gelagert, so wie dies in 24 mit der Auslenkachse 59 angegeben
ist. Es ist damit in den Pfeilrichtungen 67 verschwenkbar
ausgebildet. Es wird damit der in 24 und 25 schematisiert dargestellte
Kniehebeleffekt erzielt.
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In der Lösestellung ist damit das Pendelstück 11 angewinkelt,
weil seine Auslenkachse 59 einen Winkel zur Längsachse 58 bildet.
Damit ist der Teilspannhub 62 entspannt. Wird nun der Exzenter 24 in Pfeilrichtung 63 verdreht,
dann durchläuft
der Exzenterbewegungskreis 60 die in 24 dargestellte Kreiskurve und der vorher
angewinkelte Kniehebel in Form des unteren Pendelstückes 11 wird
nun gemäss 25 gestreckt. 24 zeigt, dass der kleinere
Kniehebel 72, der durch Exzenter 24 erzeugt wird,
sich im Winkel zu dem größeren Kniehebel 73 befindet,
der durch das Pendelstück 11 erzeugt
wird. Damit ist der Teilspannhub 62 noch nicht erzeugt. Wird
hingegen die gestreckte Lage durch Drehung des Exzenters 24 in
Pfeilrichtung 63 erreicht, dann addieren sich die beiden
Kniehebel 72, 73 zueinander, wie dies in 25 dargestellt ist, und
der Teilspannhub 62 ist damit erreicht.
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Dies ist das erfindungsgemäße Kniehebelspannprinzip,
welches allein mit dem Spannexzenter 8 und dem unteren
Pendelstück 11 verwirklicht
wird.
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Es ist als Weiterbildung der vorliegenden
Erfindung noch dargestellt, dass auch ein weiteres Pendelstück vorhanden
sein kann, welches als oberes Pendelstück 12 bezeichnet wird.
Dieses Pendelstück 12 ist
nicht lösungsnotwendig.
Es dient nur zur Verbesserung der Ausstoßbewegung bei einem eingespannten
Werkzeug. Ist dieses obere Pendelstück 12 vorhanden, ergibt
sich im übrigen
der Vorteül,
dass eine vollkommen abgedichtete, zentrale Mittendurchführung durch
den Exzenterspanner verwirklicht werden kann. Fehlt hingegen das
obere Pendelstück
12, dann kann zwar auch eine zentrale Mittendurchführung verwirklicht
werden, diese ist jedoch nicht flüssigkeitsdicht.
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Wenn es also um eine flüssigkeitsdichte
zentrale Mittendurchführung
geht, wird das obere Pendelstück 12 verwendet,
welches ebenfalls etwa kreisförmige
Spannflächen 44 aufweist,
die den Außenumfang
des Exzenters 24 teilweise umgreifen.
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Auch dieses Pendelstück 12 hat
eine zentrale Bohrung 45, die im übrigen mit der zentralen Bohrung 41 des
unteren Pendelstückes 41 in Überdeckung
bringbar ist.
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Wie ausgeführt, legen sich die Spannflächen 44 ebenfalls
am Außenumfang
des Exzenters 24 an und die gegenüberliegende Fläche 29a wirkt
mit der vorher erwähnten
Planfläche 29 in
der Zugstange 9 gemäss 9 und 10 zusammen.
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Damit ist das Pendelstück 12 in
den Pfeilrichtungen 66 verschiebbar auf der Planfläche 29 gelagert
und in der Lösestellung
gemäss 24 wird damit ein Überhub des
Kniehebels erreicht, der zu einer Ausstoßbewegung in Pfeilrichtung 74 auf
das eingespannte Werkzeug führt.
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Es gibt eine maximale Auslenkung
des oberen Pendelstücks 12 um
die Auslenkung 61, welche dem Kniehebel 72 entspricht.
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In 24 ist
lediglich der besseren zeichnerischen Darstellung wegen die mittlere
Stellung der Kniehebelanordnung dargestellt. Hierbei befindet sich
der Totpunkt 64 des Exzenters 24 in der in 24 angegebenen Stellung.
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Wird jedoch die maximale entspannte
Stellung erreicht, dann befindet sich der Totpunkt 64 des Exzenters
um 90° nach
links verdreht, was der Position 75 in 24 entspricht. Auf diese Weise wird ein Überhub erzielt,
was zu einer Ausstoßbewegung
in Pfeilrichtung 74 führt.
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Der Totpunkt 64, der in
der Mittelstellung in 24 dargestellt
ist, gelangt in 25 in
die Position 65, nämlich
in den oberen Totpunkt, welches die vollständig gespannte Stellung des
Kniehebels darstellt.
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Die Spannkraft wird demgemäss von dem
in Pfeilrichtung 63 und in Gegenrichtung hierzu verdrehbaren
Spannexzenter 8 auf die Zugstange übertragen. In der Spannstellung
umgreift also das untere Pendelstück 8 kraftschlüssig und
hochlastübertragend
den Außenumfang
des Exzenters 24, wodurch hohe Spannkräfte übertragen werden. Diese wird von
dem Pendelstück 11 auf
das Lagerteil 10 übertragen,
welches in die Zugstange 9 eingeschraubt ist, und damit
wird die Spannkraft auf den Spannkolben 17 übertragen,
der auf dem Außengewinde 37 der Zugstange 9 aufgeschraubt
ist.
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Der Spannkolben ist in 20 näher dargestellt. Er weist eine
Anschlagplanfläche 49 auf,
die mit einer zugeordneten Anschlagfläche 49a der in den 21 und 22 dargestellten Spannbacken 13 zusammenarbeitet.
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Ferner ist eine konische Auflaufschräge 48 vorhanden,
die mit einer zugeordneten Schräge 48a der
Spannbacken 13 zusammenwirkt.
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Die beiden Spannbacken bilden noch
eine umlaufende Nut 50, der eine Wurmfeder 14 eingesetzt
ist, um die Spannbacken in ihre entspannte Ruhelage zurück zu holen.
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Um ein Werkzeug einzuspannen, wird
dieses nun in die Öffnung 2 der
Aufnahme 1 eingesetzt, wobei die Spannbacken 13 radial
einwärts
verschoben sind. Hierbei sind die Auflaufschrägen 48a der Spannbacken 13 an
den zugeordneten Auflaufschrägen 48 des
Spannkolbens 17 entlang verfahren.
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Bei Betätigung des Spannexzenters 8 wird nun
die Zugstange durch Verdrehen des Exzenters axial bewegt und zwar
im Sinne einer Verkürzungsbewegung.
Hierbei fährt
die kegelige Auflaufschräge 48 des
Spannkolbens 17 an der zugeordneten Auflaufschräge 48a der
Spannbacken entlang und verdrängt
diese radial nach außen.
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Die Spannbacken selbst weisen plane
Stirnflächen 53 auf,
die auf zugeordneten Stützflächen 57 einer
Anlaufscheibe 15 anliegen.
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Das einzuspannende Werkzeug wird
nun mit den Werkzeugspannflächen 51 der
Spannbacken hintergriffen und eingespannt.
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In der Spannstellung ist der Spalt 52 zwischen
den Spannbacken 13 maximal, während er in der entspannten
Stellung verschwindet.
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Die Anlaufscheibe 15 ist
federbelastet abgestützt
auf einem Federkäfig 16 gelagert,
wie in 23 dargestellt.
Der Federkäfig 16 weist
gleichmäßig am Umfang
verteilte Aufnahmeöffnungen
für Druckfedern 54 auf,
die sich mit ihrem einen Ende in der Aufnahmeöffnung befinden und sich mit
ihrem anderen Ende an der Rückseite
der Anlaufscheibe 15 abstützen.
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Um die beiden Teile 15, 16 unverlierbar
miteinander zu verbinden, sind gleichmäßig am Umfang verteilt mindestens
zwei Bohrungen 55 vorgesehen, in welche Schrauben eingesetzt
sind, die mit ihren Gewindeenden in zugeordnete Gewindebohrungen 56 an
der Anlaufscheibe 15 eingeschraubt sind.
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Auf diese Weise ist die Anlaufscheibe 15 federbelastet
und in axialer Richtung vorgespannt auf dem Federkäfig 16 gehalten.
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Sinn dieser Maßnahme ist, radiale Auswärtsverstellung
der Spannbacken 13 zu ermöglichen, bevor der Axialhub
gegen die Federn 54 zum Spannen des Werkzeuges führt.
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Das vordere Ende der Zugstange 9 ist
im übrigen
mittels eines Dichtringes in dem Spannkolben 17 gehalten,
um so eine flüssigkeitsdichte
Durchführung
durch die zentrale Mittenbohrung des Exzenterspanners zu ermöglichen,
wie dies in 1 dargestellt
ist.
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In der Spannstellung sind also sämtliche
bewegbaren Teile so mit ihren Querbohrungen miteinander verbunden,
dass sich eine durchgehende axiale Mittenbohrung ergibt, durch welche
entweder flüssigkeitsdicht
eine Flüssigkeit
hindurchgeführt werden
kann oder ein Sprühnebel
oder durch welche hindurch ein Einstellwerkzeug eingesetzt werden kann,
mit dem das eingespannte Werkzeug betätigt wird.
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Die Zugstange 9 nach 9 und 10 bildet eine zylindrische Anlagefläche 33,
auf welcher die Anlaufscheibe 15 und der Federkäfig 16 axial
verschiebbar sind.
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Zwischen der Anlageschulter 32 der
Zugstange 9 und der Stirnseite 76 des Federkäfigs 16 ergibt
sich der Hub der Exzenterspannvorrichtung.
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Auch das Lagerteil 10 weist
eine entsprechende Bohrung 40 auf, welche Teill der beschriebenen
zentralen Längs-Mittenbohrung
ist.
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In 19 ist
noch dargestellt, dass die Stirnseite 76 des Federkäfigs 16 an
einer zugeordneten Anschlagfläche 46 der
Aufnahme 1 anliegt.
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Der Spannkolben 17 ist mit
einem Gewinde 47 auf das Gewinde 37 der Zugstange 9 aufgeschraubt.
Damit ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass auch der Hub einstellbar
ist. Je nachdem, wie weit der Spannkolben 17 auf das Gewinde 37 aufgeschraubt
wird, wird der Spannpunkt der Spannbacken 13 verschoben.
Es handelt sich hierbei um den Spannpunkt in axialer Richtung.
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In der Praxis werden zwei definierte
Anschlagstellungen erreicht, so wie dies in 4 dargestellt ist.
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Der Spannexzenter 8 wird
beispielsweise um 180° verdreht.
Er könnte
auch beispielsweise zwischen zwei definierten Anschlagstellungen
nur um 90° oder
einen anderen beliebigen – aber
durch die Anschlagstellungen definierten – Winkel verdreht werden. Eine
Verdrehbewegung um 180° wird
jedoch bevorzugt. In der Lösestellung
befindet sich daher die Anschlagnocke 34 mit ihrer Anschlagfläche 35 im
Anschlag an dem Anschlagstück 18 gemäss 4.
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Wird nun der Spannexzenter 8 mit
einem entsprechenden Werkzeug über
den Innensechskant 71 verdreht, dann schlägt die Anschlagfläche 36 an der
zugeordneten Anschlagfläche 36a des
Anschlagstücks 18 an
und die Zugstange 9 befindet sich in der maximal zurückgezogenen
und gespannten Stellung.
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Es werden also zwei genau definierte Spannstellungen
für den
Spannexzenter 8 erreicht, welche durch die Stellung der
Anschlagnocke 34 in Bezug zu dem Anschlagstück 18 an
der Aufnahme 1 definiert sind.
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Damit werden die vorher in den 24 und 25 erreichten Spannstellungen hergestellt,
wobei die 24 lediglich
die Hälfte
der entspannten Stellung darstellt.
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Dank dieser definierten Spannstellungen
ist es nun erstmals möglich,
in der gespannten Lage nach 1 des
Exzenterspanners eine durchgehende Mittenbohrung durch sämtliche
Funktionsteile des Exzenterspanners zu schaffen. Dies war nach dem Stand
der Technik bisher nicht möglich.
Dank der Maßnahme,
dass das Kniehebelprinzip mit dem Spannexzenter 8 verwirklicht
wird, werden nun genau definierte Spannkräfte erzeugt, und durch die Tatsache,
dass halbrunde Spannflächen 43, 44 den Exzenter 24 umfassen,
können
sehr hohe Spannkräfte übertragen
werden, ohne dass es zu einem Verschleiss am Exzenter oder den zugeordneten Pendelstücken 11,12 kommt.
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Zur Verwirklichung der Erfindung
ist es im übrigen
gleichgültig,
in welcher Weise die Längenänderung
der Zugstange auf den Spannmechanismus zum Einspannen des Werkzeuges
mittels Spannbacken übertragen
wird. Es werden sämtliche
bekannten Übertragungsmechanismen
beansprucht. Die hier dargestellte Lösung mit Spannkolben 17,
Anlaufscheibe 15 und Federkäfig 16 mit zugeordneten
Auflaufschrägen
genießt
daher Schutz in Verbindung mit den Merkmalen des Kniehebelprinzips.
-
- 1
- Aufnahme
- 2
- Öffnung
- 3
- Innenraum
- 4
- Querbohrung
- 5
- Querbohrung
- 6
- Mittenbohrung
- 7
- Aufnahmeöffnung
- 8
- Spannexzenter
- 9
- Zugstange
- 10
- Lagerteil
- 11
- Pendelstück unten
- 12
- Pendelstück oben
- 13
- Spannbacken
- 14
- Wurmfeder
- 15
- Anlaufscheibe
- 16
- Federkäfig
- 17
- Spannkolben
- 18
- Anschlagstück
- 19
- Schraube
- 20
- Dichtring
- 21
- Drehachse
- 22
- Exzenterachse
- 23
- Lagerzapfen
klein
- 24
- Exzenter
- 25
- Lagerzapfen
groß
- 26
- Durchbruch
(Zugstange)
- 27
- Querbohrung
- 28
- Gewinde
- 29
- Planfläche
- 30
- Längsbohrung
- 31
- Öffnung
- 32
- Anlageschulter
- 33
- Anlagefläche
- 34
- Anschlagpocke
- 35
- Anschlagfläche 35a
- 36
- Anschlagfläche 36a
- 37
- Gewinde
- 38
- Gewinde
- 39
- Kugelkalotte
- 40
- Bohrung
- 41
- Bohrung
- 42
- Kugelfläche
- 43
- Spannfläche
- 44
- Spannfläche
- 45
- Bohrung
- 46
- Anschlagfläche
- 47
- Gewinde
- 48
- Auflaufschräge 48a
- 49
- Anschlagplanfläche 49a
- 50
- Nut
- 51
- Werkzeugspannfläche
- 52
- Spalt
- 53
- Stirnfläche
- 54
- Druckfeder
- 55
- Bohrung
- 56
- Gewindebohrung
- 57
- Stützfläche für 53
- 58
- Längsache
- 59
- Auslenkachse
- 60
- Exzenterbewegungskreis
- 61
- Auslenkung
- 62
- Teilspannhub
- 63
- Pfeilrichtung
- 64
- Totpunkt
(Mittelstellung)
- 65
- Oberer
Totpunkt
- 66
- Pfeilrichtung
- 67
- Pfeilrichtung
- 68
- Drehpunkt
- 69
- Planfläche
- 70
- Anschlagkante
- 71
- Innensechskant
- 72
- Kniehebel
(klein)
- 73
- Kniehebel
(groß)
- 74
- Pfeilrichtung
- 75
- Position
- 76
- Stirnseite