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Die Erfindung betrifft ein Schnellspannsystem mit Handbetätigung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Wegen der Funktion solcher Schnellspannsysteme wird beispielsweise auf die auf den gleichen Anmelder zurückgehende
DE 101 18 808 A1 verwiesen.
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Bei derartigen Schnellspannsystemen besteht der Nachteil, dass der Kolben zum Lösen der Verriegelung mit einem Druckmittel betätigt werden muß. In der Regel wird als Druckmittel Öl oder Luft verwendet. Bei kleineren Aufbauten ist jedoch die Anordnung einer Druckquelle mit zugeordnetem Tank und den Versorgungseinrichtungen kostenaufwendig und raumgreifend. Die von der Druckmittelquelle zu dem Schnellspannsystem führenden Schläuche sind knick- und verletzungsgefährdet und behindern die Arbeit an der Werkzeugmaschine.
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Wenn eine Druckölquelle außerhalb einer Werkzeugmaschine angeordnet ist und die Sicherungstüren der Werkzeugmaschine geschlossen werden, besteht die Gefahr, dass die von außerhalb herangeführten Druckmittelschläuche abknicken oder beschädigt werden.
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Die
DE 1 478 857 A offenbart eine Spannvorrichtung zum Festspannen von Werkstücken an Bearbeitungsmaschinen, wobei die Spannvorrichtung pneumatisch betätigt oder handbetätigt hergestellt werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schnellspannsystem der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass es wesentlich kostengünstiger und einfacher zu betätigen ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Schnellspannsystem nach Anspruch 1 gelöst.
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Dabei ist vorgesehen, dass die für die Ver- und Entriegelung der Kugeln notwendige Hubbewegung des Verriegelungskolbens durch eine manuelle Drehung des Hubkolbens bewirkt wird, die in eine vertikale Hubbewegung umgesetzt wird.
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Dem Verriegelungskolben ist dem gemäß ein handbetätigter Drehantrieb zugeordnet, bei dessen Betätigung der Verriegelungskolben an einer in Längsrichtung der zentralen Aufnahmeöffnung ausgerichteten Gewindesteigung entlang läuft und hierdurch in seine Verriegelungsstellung angehoben oder in seine entriegelte Stellung abgesenkt wird.
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Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der Vorteil, dass der Verriegelungskolben, der für die Betätigung der Verriegelung eine Hubbewegung im Gehäuse ausführen muss, nun handbetätigbar ist. Auf eine aufwendige Druckmittelzufuhr kann verzichtet werden. Es bedarf daher auch nicht mehr der druckdichten Abdichtung des Druckraumes für den Hubkolben; es genügen einfache Dichtungen, weil auf einen druckmittelbetätigten Verschiebeantrieb des Verriegelungskolbens verzichtet wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Hubbewegung dadurch bewirkt, dass der Verriegelungskolben radial innenseitig ein Gewinde aufweist, dass mit einem zugeordneten Gewinde am Gehäuse des Schnellspannsystems
(insbesondere im Bodenbereich) in Eingriff ist. Wird der Hubkolben verdreht, dann wandert er an dem Gewinde herauf und herunter, und damit können die am Hubkolben in Eingriffstellung liegenden Kugeln des Verriegelungssystems entsprechend betätigt werden.
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Nach der ersten Ausführungsform greift der Verriegelungskolben mit einem radial einwärts gerichteten Gewinde in ein zugeordnetes Gewinde am Gehäuse (bevorzugt am Boden) des Schnellspannsystems ein und ist dort heb- und senkbar ausgebildet.
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Neben dem Gewindeeingriff ist es jedoch auch vorgesehen, dass der Verriegelungskolben auf einer in axiale Richtung ansteigenden Steuerkurve aufliegt oder mit dieser in seitlichem Eingriff ist.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel kann beispielsweise der Verriegelungskolben mit seiner bodenseitigen Stirnfläche auf einer zugeordneten, spiralig ausgebildeten Steuerkurve aufliegen, so dass bei Verdrehung des Verriegelungskolbens dieser wiederum die gewünschte Hubbewegung im Gehäuse des Schnellspannsystems ausführt.
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Statt einem radial einwärts gelegenen Gewinde ist es auch möglich, das Gewinde radial auswärts an der Außenwandung des Verriegelungskolbens anzuordnen und das gegenüberliegende Gewinde entsprechend an der Innenseite des Gehäuses – bevorzugt im Bodenbereich – anzuordnen.
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In einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Verriegelungskolben durch eine entsprechende Hubmechanik heb- und senkbar im Gehäuse des Schnellspannsystems angeordnet ist. Eine derartige Hubmechanik kann beispielsweise aus einer Exzenterschraube bestehen, die sich mit ihrem exzentrisch ausgebildeten Umfang an der Bodenseite des Verriegelungskolbens anlegt, so dass bei der Verdrehung der Exzenterschraube der Hubkolben ebenfalls angehoben und abgesenkt wird.
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Der Einfachheit halber wird in der folgenden Beschreibung jedoch nur noch der Drehantrieb des Verriegelungskolbens anhand der zeichnerischen Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
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Ein erster Drehantrieb für den Verriegelungskolben besteht aus einem handbetätigbaren Hebel, der in einer Quergewindebohrung des Verriegelungskolbens sitzt. Bei Betätigung des Hebels wird der Verriegelungskolben deshalb in gewünschter Richtung verdreht und – wegen des Gewindeeingriffs – wird er demzufolge im Gehäuse angehoben oder abgesenkt.
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In einer zweiten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird statt des Verdrehantriebes mit einem handbetätigten Hebel ein Spindelantrieb verwendet, wobei eine drehbare Welle mit einer Ritzelverzahnung versehen ist, die mit einer zugeordneten Ringverzahnung am Außenumfang des Verriegelungskolbens zusammenwirkt.
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Bei der Verdrehung dieser Welle wird somit der Verriegelungskolben in gewünschter Weise verdreht, und über die vorher beschriebenen Steuerkurven oder Gewindeschrägen wird er demzufolge in eine angehobene oder eine abgesenkte Stellung im Gehäuse bewegt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungswegen 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 ein Schnellspannsystem nach der Erfindung mit dem rechten Halbschnitt in Verriegelungsstellung und dem linken Halbschnitt in entriegelter Stellung;
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2: die Draufsicht auf die Anordnung nach 1;
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3: zwei Halbschnitte durch eine zweite Ausführungsform nach der Erfindung
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4: die Draufsicht auf die Anordnung nach 3;
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5: die Draufsicht auf eine Spannbride, wie sie zur Festlegung des Schnellspannsystems auf einem nicht näher dargestellten Maschinentisch verwendet wird;
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In 1 ist allgemein ein Schnellspannsystem 1 dargestellt. Die Funktion dieses Schnellspannsystems und die einzelnen Teile sind in der vorher erwähnten Druckschrift näher beschrieben. Allgemein ist ein rohrförmiges Gehäuse 2 an der Bodenseite mit Schrauben 31 mit einem Boden 5 verschraubt. An der Oberseite des Gehäuses 2 ist ein Deckel 3 mit Hilfe von Schrauben 4 aufgeschraubt.
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An der Unterseite einer Werkstückpalette 32 ist ein Einzugsnippel 10 befestigt, der in die zentrale Ausnehmung des Schnellspannsystems eingreift und dort mit Hilfe von Kugeln 9 eingezogen und verriegelt wird.
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In der verriegelten Stellung legen sich die gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Kugeln an einer zugeordneten Verriegelungsschräge 12 – die selbsthemmend ist – an der Innenseite des Verriegelungskolbens 8 an, wobei sie sich gleichzeitig mit ihrer oberen Fläche an einer deckelseitigen Kugelauflage 13 abdrücken. Dadurch wird über den Durchmesser der Kugel eine Hebelübersetzung von der Verriegelungsschräge 12 über die Kugelauflage 13 auf die Einzugsschräge 11 erzeugt, so dass die Kugeln unter Aufwendung dieser Hebelkraft mit hoher Einzugskraft in die Einzugsschräge 11 des Einzugsnippels 10 gepresst werden. Der Einzugsnippel 10 wird hierbei mit beträchtlicher Einzugskraft in die zentrale Ausnehmung des Schnellspannsystems 1 eingezogen.
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Damit legt sich die Werkstückpalette 32 mit einer Verdrehsicherung 33 auf eine zugeordnete Auflage 34 auf dem Deckel 3 auf.
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Im Innenraum des Gehäuses 2 ist der vorher erwähnte Verriegelungskolben 8 heb- und senkbar ausgebildet. Die Hebe- und Senkbewegung wird durch eine Verdrehung des Verriegelungskolbens 8 erreicht. Zu diesem Zweck ist er drehbar in einer Hohlkammer 6 im Gehäuse 2 gelagert und weist radial innenseitig ein Gewinde 7 auf, das mit einem zugeordneten – entgegengesetzten Gewinde – an einem axialen Ansatz im Bereich des Bodens 5 in Eingriff steht.
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Die Werkstückpalette 32 ist im Übrigen hochgenau und spielfrei auf dem Deckel 3 festgelegt. Zu diesem Zweck bildet die Unterseite der Werkstückpalette 32 eine Aufnahme auf, in der zwei senkrecht zueinander stehende Auflageflächen 50 ausgebildet sind, die mit den zugeordneten Deckelflächen zusammenwirken.
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Die horizontale Auflagefläche 50 liegt auf der Auflage 34 auf, während die vertikale Auflagefläche 50 an der Verdrehsicherung 33 anliegt.
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Im Bereich der Ausnehmung der Werkstückpalette ergibt sich ein Spalt 51 zu der zugeordneten Deckelfläche des Deckels 3.
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Der Deckel ist im Übrigen ebenfalls verdrehgesichert und hochgenau auf dem Gehäuse 2 positioniert. Neben den Schrauben 4, die am Umfang verteilt angeordnet sind, wird ein Zentrierstift 14 verwendet, der in eine zugeordnete Zentrierbohrung einerseits am Deckel und andererseits am Gehäuse 2 eingreift. Der Zentrierstift 14 ist in die zugeordnete Sackbohrung am Gehäuse 2 eingeschlagen und greift mit seinem oberen Ende in die Bohrung einer Einklebhülse 15 ein, die mittels eines mit Gießmasse hergestellten Gießharzes 16 in einer Aufnahme am Deckel 3 eingegossen ist.
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Seitlich trägt das Gehäuse 2 noch ein umlaufendes Abdeckblech 17, um den Außenumfang vor dem Eindringen von Verschmutzungen zu schützen.
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Der Verdrehantrieb für den Verriegelungskolben 8 wird durch einen Hebel 18 erreicht, der im Wesentlichen aus einer äußeren Handhabe 19 besteht, die über ein Gewinde mit einer Welle 21 verbunden ist, die in eine Quergewindebohrung 23 am Verriegelungskolben 8 eingeschraubt ist. Das Rohr 20 überdeckt die Welle 21 und wird mit einer Kontermutter 22 festgelegt.
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Diese Art der Verbindung dient dazu, das Rohr 20 mit der Welle 21 gegen die Quergewindebohrung 23 vorzuspannen, um ein unbeabsichtigtes Lösen zu vermeiden.
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Der Verriegelungskolben 8 dichtet mit einer radial außenliegenden Dichtung 26 an einem axial nach unten gerichteten Deckelansatz 24 des Deckels ab. Dieser ist mit einer Dichtung 25 gegenüber dem Gehäuse 2 abgedichtet.
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Auf der radial innenliegenden Seite ist eine Dichtung 27 an der Kugelauflage 28 angeordnet, die sich abdichtend an dem Verriegelungskolben 8 innenseitig anliegt. Die Dichtungen müssen nur gegen Eindringen von Schmutz und Wasser von außen her abdichten. Die Kugelauflage 28 ist mit Hilfe eines Gewindes 29 in den Boden 5 eingeschraubt und weist eine Passung 30 auf, um die beiden Teile hochgenau zueinander zu positionieren.
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Die gesamte Anordnung des Schnellspannsystems 1 wird mit Hilfe einer Spannbride 35 – die mit einem Sicherungsring 36 am Gehäuse 2 ansetzt – auf einem Maschinentisch festgelegt. Hierzu werden die Befestigungsschrauben 37 verwendet.
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Statt der Festlegung auf einem Maschinentisch können auch sämtliche anderen Aufspann- oder Befestigungsflächen verwendet werden.
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Wird der Hebel 18 gemäß 2 in Pfeilrichtung 38' verdreht, dann wird der Verriegelungskolben 8 in der Hohlkammer 6 verdreht und das Gewinde 7 führt zu einer Anhebung des Verriegelungskolbens 8, der damit in seine verriegelte Stellung (nach dem rechten Halbschnitt in 1) gelangt.
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Wird hingegen der Hebel 18 in Pfeilrichtung 38 verdreht, dann wandert der Verriegelungskolben 8 in seinem Gewinde 7 in Richtung auf den Boden 5 und die Kugeln 9 kommen außer Eingriff mit dem Einzugsnippel 10 (linker Halbschnitt in 1).
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Im Ausführungsbeispiel nach den 3 und 4 wird ein anderer Drehantrieb für den Verriegelungskolben 8 dargestellt. Hier ist eine Antriebswelle 40 im Bereich von zwei voneinander beabstandeten Lagern 42 an dem Gehäuse 2 befestigt. Die Lager 42 bestehen aus jeweils einem Flacheisen, das mit Hilfe von Schrauben 43 am Gehäuse 2 befestigt ist. Die Lager 42 bilden eine Lagernut für das Drehlager der Antriebswelle 40 aus, die mit Hilfe einer nicht näher dargestellten Handhabe verdreht wird. Im Mittenbereich der Antriebswelle 40 trägt diese eine Ritzelverzahnung 41, die mit einer am Außenumfang des Verriegelungskolbens 8 angeordneten Verzahnung 39 kämmt.
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Bei entsprechender Verdrehung der Antriebswelle 40 wird somit wiederum der Verriegelungskolben 8 in Pfeilrichtung 38 und in Gegenrichtung hierzu mitgenommen und wandert aufgrund des Eingriffes der einander zugeordneten Gewinde 7 in Hub- oder Senkrichtung in der Hohlkammer 6 des Gehäuses 1 herauf oder herunter.
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Statt einer drehbar gelagerten Antriebswelle 40 kann auch eine Zahnstange verwendet werden, die in axialer Richtung der Antriebswelle 40 verschiebbar ausgebildet ist und mit ihrer Verzahnung mit einer zugeordneten, nach außen gerichteten Verzahnung des Verriegelungskolbens 8 kämmt, um diesen ebenfalls in beiden Verdrehrichtungen anzutreiben.
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Das Ausführungsbeispiel nach 3 und 4 zeigt im Wesentlichen vertikal zueinander stehende Verzahnungen, bestehend aus der Ringverzahnung 39 und der Ritzelverzahnung 41.
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In einer anderen, nicht zeichnerisch dargestellten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass diese beiden Verzahnungen 39, 41 horizontal liegen. Bei diesem Ausführungsbeispiel bildet der Verriegelungskolben 8 einen unteren, horizontalen Ansatz größeren Durchmessers, der die zugeordnete Ringverzahnung trägt. Auf diese Ringverzahnung greift nun die Antriebswelle 40 mit ihrer Ritzelverzahnung 41, wobei diese Verzahnung nach unten gegen die nach oben gerichtete Ringverzahnung gerichtet ist.
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Die 5 zeigt im Übrigen, dass wegen des Einbaus des Verdrehantriebes des Verriegelungskolbens 8 möglicherweise Einbauschwierigkeiten bei der Festlegung des Schnellspannsystems 1 auf einer nicht näher dargestellten Befestigungsfläche entstehen. Daher ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Spannbride 35 zweiteilig ausgebildet. Sie besteht gemäß 5 aus einem linken Teilstück 46 und aus einem rechten Teilstück 47, die formschlüssig miteinander verbindbar sind. Das linke Teilstück 46 bildet hierbei eine Ringausnehmung 49, in welche formschlüssig der mit dem rechten Teilstück 47 verbundene Ringansatz 48 einklinkbar ist.
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Auf diese Weise können die beiden Teilstücke kurzzeitig höhenversetzt aufeinandergelegt werden, bis die beiden Teile 48, 49 in Eingriff kommen und sich miteinander verhaken und dann eine durchgehende Befestigungsebene bilden.
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Die Spannbride 35 bildet im Übrigen mehrere Möglichkeiten für den Durchgriff der Schrauben 37 aus. Als Beispiel sind die Langlöcher 44 dargestellt und zugeordnete Bohrungen 45, durch welche bedarfsweise die Schrauben 37 hindurchgeführt werden können.
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Die formschlüssige Verriegelung zwischen dem Ringansatz 48 und der Ringausnehmung 49 wird deshalb benötigt, weil die Spannbride mit einem Sicherungsring 36 sich am Außenumfang des Gehäuses 2 anlegt und die hierdurch entstehenden Spreizkräfte die Spannbride 35 vorbelasten.
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Die Festlegung mit einem Sicherungsring 36 und der Spannbride 35 hat im den Vorteil, dass das Gehäuse 2 in Richtung auf die Aufspannfläche mit hoher Kraft vorgespannt wird.
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Bei der beschriebenen Handbetätigung des Schnellspannsystems, bei dem das Verriegelungssystem handbetätigt ausgebildet ist, ergibt sich der Vorteil, dass sämtliche dargestellten Teile aus einem Baukastensystem entstammen. Dieses Baukastensystem wurde in einer Vielzahl von weiteren Anmeldungen des gleichen Anmelders beschrieben. Es ergeben sich damit geringe Lagerhaltungskosten, weil sämtliche Teile des Verriegelungssystems des Gehäuses und alle anderen Teile gleich bleiben und lediglich der Verriegelungskolben 8 und die daran ansetzende Handhabe und der Drehantrieb des Verriegelungskolbens entsprechend abgewandelt werden müssen.
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Auch die Spannbride 35 ist aus dem Baukastensystem entnommen. Allerdings ist es notwendig, bei der Handbetätigung des Schnellspannsystems die Spannbride zweiteilig auszubilden, wie dies anhand der 5 dargestellt wurde.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schnellspannsystem
- 2
- Gehäuse
- 3
- Deckel
- 4
- Schraube
- 5
- Boden
- 6
- Hohlkammer
- 7
- Gewinde
- 8
- Verriegelungskolben
- 9
- Kugel
- 10
- Einzugsnippel
- 11
- Einzugsschräge
- 12
- Verriegelungsschräge
- 13
- Kugelauflage
- 14
- Zentrierstift
- 15
- Einklebhülse
- 16
- Gießharz
- 17
- Abdeckblech
- 18
- Hebel
- 19
- Handhabe
- 20
- Rohr
- 21
- Welle
- 22
- Kontermutter
- 23
- Quergewindebohrung
- 24
- Deckelansatz
- 25
- Dichtung
- 26
- Dichtung
- 27
- Dichtung
- 28
- Kugelauflage
- 29
- Gewinde
- 30
- Passung
- 31
- Schraube
- 32
- Werkstückpalette
- 33
- Verdrehsicherung
- 34
- Auflage
- 35
- Spannbride
- 36
- Sicherungsring
- 37
- Befestigungsschraube
- 38
- Pfeilrichtung
- 39
- Ringverzahnung
- 40
- Antriebswelle
- 41
- Ritzelverzahnung
- 42
- Lager
- 43
- Schraube
- 44
- Langloch
- 45
- Bohrung
- 46
- Teilstück (links)
- 47
- Teilstück (rechts)
- 48
- Ringansatz
- 49
- Ringausnehmung
- 50
- Anlagefläche
- 51
- Spalt
