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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur hochgenauen Ausrichtung eines Schnellspannzylinders an einer maschinenfesten Referenzfläche und einen zur Ausübung des Verfahrens verwendeten Schnellspannzylinder mit einer deckelseitigen Verdrehsicherung nach dem Oberbegriff der Haupt-Patentansprüche.
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Mit der
DE 197 16 800 A1 ist ein Schnellspannzylinder der eingangs genannten Art bekannt geworden, bei dem eine Werkstückpalette mit darauf zu bearbeitenden Werkstücken an der Unterseite mit einem Einzugsnippel verbunden ist. Der Einzugsnippel wird in eine zugeordnete Aufnahme eines Schnellspannzylinders eingezogen und ist dort mit Hilfe von Kugeln arretiert.
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Die Werkstückpalette wird hierbei mit zugeordneten Anschlagkanten und Auflageflächen auf die Oberseite des Deckels des Schnellspannzylinders angezogen und soll dort lagenrichtig und hochgenau bezüglich einer maschinenfesten Referenzfläche festgelegt werden.
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Der Deckel der bekannten Vorrichtung ist allerdings mit einfachen Innensechskantschrauben auf dem Gehäuse des Schnellspannzylinders montiert.
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Bei Bearbeitungen von Werkstücken, bei denen eine Drehbelastung auf die Werkstückpalette ausgeübt wird, neigt diese dazu, sich in einer horizontalen Ebene auf dem Deckel zu verdrehen. Dies wird durch die entsprechenden Anschlagkanten zwischen der Werkstückpalette und dem Deckel unterbunden. Eine unerwünschte Verdrehung der Werkstückpalette in Bezug zum Deckel des Schnellspannzylinders wird damit verhindert. Allerdings kann es bei diesen Belastungssituationen vorkommen, dass die von Seiten der Werkstückpalette auf den Deckel ausgeübten Verdrehkräfte dazu führen, dass in unerwünschter Weise der Deckel gegenüber dem feststehenden Gehäuse des Schnellspannzylinders verdreht wird. Dadurch wird die Bearbeitung der auf der Werkstückpalette angeordneten Werkstücke ungenau.
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Die in bekannter Weise zur Verbindung zwischen Deckel und Gehäuse verwendeten Innensechskantschrauben haben in ihren Aufnahmen im Deckel ein gewisses Spiel, was sich nachteilig auf die Genauigkeit der Bearbeitung auswirkt.
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Dies führt (bei hohen Drehmomentbeanspruchungen zwischen dem Deckel und dem feststehenden Gehäuse) dazu, dass die Innensechskantschrauben verwürgt werden und der Deckel sich unbeabsichtigt zu dem feststehenden Gehäuse um ein geringes Spiel verdreht.
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Nach DIN hat beispielsweise das Schraubenloch im Deckel in Bezug zur Schraube ein Spiel von 1 Millimeter und dieses Spiel kann auch nicht dadurch ausgeglichen werden, dass die gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Innensechskantschrauben mit hoher Kraft angezogen werden. Dies wurde zwar versucht, es konnte jedoch geschehen, dass bei höheren Drehmomentbelastungen die Reibkraft zwischen dem Deckel und dem Gehäuse trotz der stark angezogenen Innensechskantschrauben aufgehoben wurde, wodurch sich der Deckel wiederum in unerwünschter Weise in Bezug zum feststehenden Gehäuse verdrehte.
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Bei entsprechend hohen Drehmomenten, wie sie insbesondere bei der Bearbeitung von Werkstücken mit Schrupp-Werkzeugen entstehen, kann es zusätzlich passieren, dass die in die zugeordneten Aufnahmebohrungen eingeschraubten Innensechskantschrauben ausschlagen.
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Je nach Einwirkung der Drehmomenten-Belastung kann hierbei eine Verdrehung des Deckels auf Anschlag entweder in Rechts- oder in Linksdrehung so lange passieren, bis die Schrauben an den entsprechenden Innenwänden der Schraubenbohrungen anstehen.
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Die
DE 100 50 996 A1 offenbart einen Schnellspannzylinder, bei dem der Deckel über ein Außengewinde mit einem Innengewinde am Gehäuse verschraubt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur hochgenauen Ausrichtung von Schnellspannzylindern zu einer maschinenfesten Referenzfläche und eine nach dem Verfahren arbeitende Vorrichtung so auszubilden, dass sich die Schnellspannzylinder auch bei Einwirkung hoher Verdrehungskräfte auf den Deckel nicht zu der maschinenfesten Referenzfläche in unerwünschter Weise verdrehen oder verkanten.
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Insbesondere soll die Verbindung zwischen einem Deckel eines Schnellspannzylinders und dem Gehäuse dieses Schnellspannzylinders so ausgebildet werden, dass diese Verbindung hochgenau und absolut verdrehgesichert ausgebildet ist und auch hohe Verdrehungskräfte spielfrei übertragen kann.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist das Verfahren durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
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Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist durch die technische Lehre des Anspruches 4 gekennzeichnet.
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Hierbei ist wesentlich, dass zwischen dem Deckel und dem Gehäuse zunächst die an sich bekannten und am Umfang verteilt angeordneten Schrauben eingeschraubt sind und dass ferner an mindestens einer Stelle am Umfang zwischen dem Gehäuse und dem Deckel eine spielfreie Verdrehungssicherungsverbindung angeordnet ist.
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Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich nun der wesentliche Vorteil, dass das vorher erwähnte Verdrehungsspiel zwischen den Schrauben, welche in Gewindebohrungen im Gehäuse und im Deckel eingreifen, dadurch vermieden wird, dass an mindestens einer Stelle am Umfang zwischen dem Deckel und dem Gehäuse eine zusätzliche spielfreie Verdrehungssicherungsverbindung angeordnet ist.
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Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich also der Vorteil, dass aufgrund dieser spielfreien Verdrehungssicherungsverbindung nun auch bei Einwirkung hoher Verdrehmomente zwischen Deckel und Gehäuse diese in einwandfreier Weise von der spielfreien Verdrehsicherungsverbindung aufgenommen werden und nicht mehr auf die Schrauben übertragen werden, die andernfalls ausschlagen könnten.
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In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die spielfreie Verdrehungssicherungsverbindung aus einer Passstift-Verbindung besteht, die spielfrei und hochlastübertragend zwischen dem Deckel und dem Gehäuse angeordnet ist.
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Bei derartigen Schnellspannzylindern besteht das Problem, dass man den Deckel des Schnellspannzylinders hochgenau in einem Bearbeitungsturm oder in einen Maschinentisch positionieren muss, um zu gewährleisten, dass die drehfest und hochgenau auf dem Deckel aufgesetzte Werkstück-Palette genau ausgerichtet ist.
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Es kommt also nach der Erfindung nicht darauf an, dass das Gehäuse des Schnellspannzylinders selbst hochgenau zu einem Maschinentisch oder einer anderen Referenzfläche ausgerichtet wird, sondern die Erfindung hat erkannt, dass es ausreicht, den Deckel des Schnellspannzylinders hochgenau auszurichten, ohne dass auf die Orientierung des damit verbundenen Gehäuses ankommt.
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Es muss nur dafür gesorgt werden, dass das Gehäuse fest und unverschieblich auf einem Maschinentisch, einer Aufspannplatte oder einem Bearbeitungsturm in einer solchen Orientierung (Befestigungslage) befestigt ist, dass eine spätere Feinausrichtung des Deckels an einer maschinenfesten Referenzkante möglich ist.
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Zur hochgenauen Ausrichtung des Deckels des Schnellspannzylinders ist es demgemäß erforderlich, dass der Deckel ausrichtfähig auf der Oberseite des Gehäuses des Schnellspannzylinders angeordnet ist. Zu diesem Zweck ist es vorgesehen, dass die am Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten Innensechskantschrauben oder Schulterpassschrauben handfest angezogen werden, so dass der Deckel zunächst einmal eine vorläufige Orientierung zu dem Gehäuse des Schnellspannzylinders erhält. Es werden nun mit einer Messuhr die Seitenkanten oder die Anschlagkanten des Deckels genau zu einer Referenzfläche ausgerichtet, die beispielsweise an einem Bearbeitungsturm oder an einem Maschinentisch angeordnet ist.
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Um nun diese einmal eingestellte und nicht zu verändernde Orientierung des Deckels zu dem Gehäuse festzulegen, sieht die Erfindung nun vor, dass als zusätzliche Verbindung die vorher erwähnte spielfreie Verdrehsicherungsverbindung hergestellt wird.
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Als erste Ausführungsform für diese spielfreie Verdrehsicherungsverbindung dient die vorher erwähnte Passstift-Verbindung, die im Wesentlichen darin besteht, dass im Gehäuse des Schnellspannzylinders jeweils mindestens eine Passbohrung vorhanden ist, in welche ein Passstift eingeschlagen ist. Durch das Einschlagen des Passstiftes in die Passbohrung kommt es zu einer gewaltsamen Anpassung das Passstiftes an die Bohrung und damit wird eine spielfreie Lastübertragung gewährleistet.
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Der Passstift kann eine beliebige Formgebung in Bezug zu dieser Bohrung haben. Es kann beispielsweise eine runde Passbohrung verwendet werden und der Passstift, der in diese Bohrung eingetrieben wird, ist beispielsweise ebenfalls rundprofiliert. Er kann jedoch auch eckig oder ovalprofiliert sein, weil es nur darauf ankommt, dass der Passstift spielfrei (gegebenenfalls unter Materialabtragung) in dieser Passbohrung aufgenommen ist.
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Der Passstift ragt dann um ein gewisses Übermaß über die obere Stirnseite des Gehäuses hinaus und greift dort in eine zugeordnete Bohrung in der Innenseite des Deckels.
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Diese Bohrung kann als Durchgangsbohrung oder als Sackbohrung ausgebildet sein.
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Wichtig ist nun, dass die einmal eingestellte Lage des Deckels – die durch die Messuhr und durch das Festziehen der vorher erwähnten Gewindeschrauben festgelegt wird – nun dadurch fixiert wird, dass der Passstift in die Bohrung im Deckel mit Spiel eingreift und dass in den sich dort zwischen dem Passstift und der Innenseite der Bohrung ergebenden Zwischenraum nun ein aushärtbarer Klebstoff eingebracht wird. Dieser Klebstoff soll hochlastübertragend sein, so dass damit eine hochlastübertragende, spielfreie Verdrehungssicherungsverbindung durch den Passstift, den Klebstoff und die zugeordnete Passbohrung im Gehäuse des Schnellspannzylinders hergestellt ist.
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Damit ist die spielfreie und hochgenaue Orientierung des Deckels zu der außenliegenden Referenzfläche festgelegt und erfindungsgemäß ist diese Lage nun mit dieser spielfreien Verdrehungssicherungsverbindung einwandfrei fixiert und nicht mehr veränderbar.
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Damit werden eventuell auch hohe Verdrehungskräfte von der Werkstückpalette auf den Deckel zunächst von der spielfreien Verdrehsicherungsverbindung zwischen Deckel und Gehäuse aufgenommen, bevor diese Kräfte auf die nach wie vor in großer Anzahl vorhandenen Schraubverbindungen übertragen werden, die damit vor Ausschlagen oder vor einem Verdrehen in Links- oder Rechtsrichtung geschützt werden.
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Es wird nach der Erfindung jedoch bevorzugt, wenn statt einer einzigen spielfreien Verdrehsicherungsverbindung der eingangs genannten Art deren zwei vorhanden sind. Hierbei wird es wiederum bevorzugt, wenn sich diese beiden spielfreien Verdrehsicherungsverbindungen diagonal gegenüber bezüglich der zentralen Mittenöffnung im Schnellspannzylinder gegenüberliegen.
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Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anordnung von zwei diagonal gegenüberliegenden Verdrehsicherungsverbindungen beschränkt; es können auch mehr als zwei derartiger Verbindungen jeweils diagonal gegenüberliegend oder auch paarweise oder in Gruppen angeordnet werden.
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Während das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel darin besteht, dass in dem Gehäuse des Schnellspannzylinders eine Passbohrung vorhanden ist, in welche der Passstift eingeschlagen ist, kann es auch in kinematischer Umkehrung vorgesehen werden, dass an der Unterseite des Deckels eine derartige Passbohrung angeordnet ist, in welche der Passstift eingeschlagen ist, wobei der Passstift nun in eine zugeordnete Bohrung mit Übermaß im Gehäuse mittels Klebstoff festgelegt wird.
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Außerdem ist es nicht lösungsnotwendig, dass der Passstift massiv ausgebildet ist. Es können auch röhrchenförmige Passstifte oder auch Schwerspannstifte verwendet werden.
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Zur Demontage der gesamten Anordnung reicht es aus, die vorher erwähnten Gewindeschrauben allesamt zu lösen und zu entfernen und mittels eines Durchschlages kann der in der Passbohrung sitzende Passstift von der Unterseite des Gehäuses her herausgeschlagen werden.
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Ebenso ist es nach dem Lösen aller Schrauben möglich, dass der Druckraum des Schnellspannzylinders mit Drucköl beaufschlagt wird, um den Deckel nach oben abzupressen. Der mit Drucköl beaufschlagte Druckraum ist bevorzugt zwischen einer Fläche des Deckels und einer zugeordneten Fläche eines Kolbens der Kugelarretierung im Schnellspannzylinder ausgebildet, so dass bei Beaufschlagung des Druckraumes der Deckel nach oben hin abgesprengt wird.
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In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Passstift-Verbindung noch zusätzlich mit einer Bohrbüchse ausgerüstet. Hier wird die Bohrbüchse eingeklebt, so dass die Bohrbüchse den Passstift ohne Spiel und hochlastübertragend aufnimmt, während an der gegenüberliegenden Seite im Gehäuse die vorher erwähnte Passbohrung angeordnet ist, in welche der Passstift gewaltsam eingetrieben ist.
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Zu Servicezwecken bietet die zweitgenannte Ausführungsform große Vorteile, denn der Deckel kann ohne Weiteres nach oben abgenommen werden, weil der Passstift dann außer Eingriff mit der Bohrbüchse gelangt, ohne dass der Klebstoff zwischen der Bohrbüchse und der Bohrung in dem Deckel beschädigt oder zerstört wird.
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Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass die erfindungsgemäße, spielfreie Verdrehungssicherungsverbindung zwischen dem Gehäuse des Schnellspannzylinders und dem Deckel ausgebildet ist.
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Alle vorstehend und nachfolgend beschriebenen Verbindungen können auch direkt dadurch vorgenommen werden, dass der Deckel direkt auf einen Maschinentisch oder auf einen Bearbeitungstisch aufgelegt und dort befestigt wird, so dass der gesamte Schnellspannzylinder in einer entsprechenden Ausnehmung im Maschinentisch oder im Bearbeitungsturm aufgenommen wird. In diesem Fall wird das Gehäuse” des Schnellspannzylinders durch die Aufnahme im Maschinentisch oder der Aufspannplatte oder dem Bearbeitungsturm gebildet.
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Vorstehend wurden Ausführungsformen erwähnt, bei denen ein Passstift entweder direkt in einer Bohrung eingeklebt wird oder unter Zwischenschaltung einer Bohrbüchse.
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In zwei anderen Ausführungsformen der Erfindung ist es jedoch vorgesehen, dass statt eines Passstiftes eine Schraube (bevorzugt eine Schulterpassschraube) unmittelbar in die Bohrung eingeklebt wird, wofür es mehrere verschiedene Ausführungsformen gibt.
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In der ersten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schulterpassschraube in eine zugeordnete Gewindebohrung im Gehäuse eingeschraubt wird und mittels eines zentrischen Passbundes in eine zugeordnete Passbohrung im Gehäuse sitzt. Dort ist also die Schulterpassschraube spielfrei gehalten.
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Jedoch weist die Bohrung im Deckel ein Spiel in Bezug zu dem Außenumfang der Schulterpassschraube auf und diese Bohrung ist nun erfindungsgemäß wiederum mit einem hochlastübertragenden und aushärtbaren Klebstoff ausgefüllt, so dass auch auf diese Weise eine spielfreie und hochlastübertragende Verdrehsicherungsverbindung geschaffen ist.
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Anstatt der vorher erwähnten Schulterpassschraube kann in einer weiteren Ausgestaltung eine einfache Innensechskantschraube verwendet werden, die sowohl in ihre gehäuseseitige als auch in ihre deckelseitige Bohrung eingeklebt ist. Es handelt sich also ebenfalls um eine hochlastübertragende Klebeverbindung unter Zuhilfenahme einer einfachen Innensechskantschraube, die in beiden zueinander geordneten Teilen (Gehäuse und Deckel) hochgenau und spielfrei eingepasst und dann festgeklebt ist.
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Die beschriebenen Ausführungsformen weisen große Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf. Es ist zwar bekannt, im Verbindungsbereich zwischen dem Gehäuse und dem Deckel sogenannte Schulterpassschrauben zu verwenden. Bei diesen bekannten Ausführungsformen war es aber stets zur hochgenauen Ausrichtung erforderlich, sowohl den Deckel des Schnellspannzylinders als auch den Maschinentisch, die Maschinenplatte oder den Bearbeitungsturm (als Aufnahme für den Schnellspannzylinder) mit einer Koordinatenschleifmaschine zu bearbeiten. Die zentrale Ausnehmung im Deckel musste genau zu dem Gehäuse zentriert werden und diese Zentrierung konnte nur dadurch erfolgen, dass die Seitenkanten des Deckels mit einer hochwertigen Koordinatenschleifmaschine bearbeitet wurden.
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Sobald diese Bearbeitung vollzogen wurde, musste dafür gesorgt werden, dass auch die Gewindebohrungen für die vorher erwähnten Gewindeschrauben zur Festlegung des Deckels am Gehäuse ebenfalls hochgenau zu der Mittenbohrung zentriert wurden.
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Es ist bekannt, die Kontur des Deckels als Quadrat auszubilden. Ausgehend von einer derartigen Quadratform war es notwendig, den quadratischen Deckel mit seiner zentralen Mittenausnehmung zu der zentralen Mittenausnehmung der Spannaufnahme im Gehäuse hochgenau zu zentrieren. Außerdem musste dafür gesorgt werden, dass auch die zur Festlegung des Deckels am Gehäuse notwendigen Gewindebohrungen mit den dazugehörenden Schulterpassschrauben hochgenau bearbeitet wurden. Diese mehrfachen Bearbeitungsschritte, die zu einer sehr aufwendigen Bearbeitung führten, können nach der Erfindung nun vermieden werden.
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Nach der Erfindung reicht es aus, die vorher erwähnten Gewindeschrauben zur Festlegung des Deckels auf dem Gehäuse handfest anzuziehen und den Deckel mit Hilfe einer Messuhr an der vorher erwähnten Referenzfläche am Maschinentisch oder am Bearbeitungsturm auszurichten. Wurde die hochgenaue Ausrichtung ermittelt, dann wird in dem nächsten Verfahrensschritt die hochlastübertragende, spielfreie Verdrehungssicherungsverbindung zwischen dem Deckel und dem Gehäuse angebracht, die dann stets aufrechterhalten bleibt, auch wenn hohe Verdrehungskräfte auf den Deckel von Seiten der Werkstückpalette ausgeübt werden.
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Der besseren Verdeutlichung wegen soll noch erwähnt werden, dass nach dem hochgenauen Ausrichten des Deckels bei nur handfest angezogenen Schrauben diese einmal eingestellte Lage dadurch fixiert wird, dass die Schrauben mit hohem Drehmoment angezogen werden, so dass eine weitere Verschiebung des Deckels nicht mehr möglich ist. Erst dann wird die erfindungsgemäße, spielfreie und hochlastübertragende Verdrehungssicherungsverbindung angebracht.
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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 mehreren Ausführungswege 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 erste Ausführungsform eines Schnellspannzylinders mit der Befestigung auf einem Maschinentisch;
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2: Draufsicht auf die Anordnung nach 1;
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3: ein zweites Ausführungsbeispiel einer spielfreien Verdrehungssicherungsverbindung;
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4: die spielfreie Verdrehungssicherungsverbindung an einer anderen Einbausituation eines Schnellspannzylinders;
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5: die Draufsicht auf die Anordnung nach 4;
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6: die Unteransicht der Werkstückpalette nach 4 und 5;
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7: der Schnitt durch die Werkstückpalette nach 6;
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8: eine dritte Ausführungsform einer Verdrehungssicherungsverbindung;
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9: eine vierte Ausführungsform einer Verdrehungssicherungsverbindung;
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10: die Seitenansicht eines Maschinentisches mit einer Vielzahl von dort befestigten Schnellspannzylindern;
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11: die Draufsicht auf die Anordnung nach 10;
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12: die Seitenansicht eines Bearbeitungsturm;
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13: die Stirnansicht auf den Bearbeitungsturm nach 12.
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In an sich bekannter Weise besteht der Schnellspannzylinder 36 nach 1 im Wesentlichen aus einem etwa zylindrischen Gehäuse 1, in dessen zentraler Innenausnehmung 44 die Kugelarretierung für die Arretierung eines Einzugsnippels 7 angeordnet ist, der gemäß 7 an der Unterseite einer Werkstückpalette 15 befestigt ist.
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Das Gehäuse 1 ist mit Hilfe von Spannpratzen 2 und zugeordneten Schrauben 3 auf einem nicht näher dargestellten Maschinentisch 4 befestigt.
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Der Einzugsnippel 7 greift durch die zentrale Ausnehmung 44 in Gehäuse 1 hindurch und durchsetzt auch eine weitere zentrale Ausnehmung 43 im Deckel 6.
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Der Deckel weist an seiner Unterseite einen Ringbund 42 auf, mit dem er im Bereich der zentralen Ausnehmung 44 im Gehäuse 1 zentriert ist. Der Ringbund 42 greift hierbei im Presssitz in die Ausnehmung 44 im Gehäuse 1 ein.
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Zur Befestigung des Deckels 6 sind gemäß 2 ringsum am Deckel gleichmäßig verteilt eine Reihe von Schrauben 8 angeordnet, die als Gewindeschrauben ausgebildet sind. Hierzu wird beispielsweise auf 3 verwiesen. Gemäß 2 können die Schrauben auch gruppenweise in Paaren angeordnet werden.
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Durch ringsum gleichmäßiges Anziehen der Schrauben 8 wird somit der Deckel 6 in die zentrale Ausnehmung 44 mit seinem Ringbund 42 eingezogen und dort zentrisch festgelegt. Er ist damit relativ verdrehgesichert in Bezug zu dem Gehäuse 1 befestigt.
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Wichtig ist nun, dass an der Unterseite des Deckels 6 und an der zugeordneten Stirnseite 5 des Gehäuses 1 nun entsprechende Auflagerkräfte entstehen, welche durch das starke Anziehen der gruppenweise angeordneten Schraube 8 entstehen.
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Gleichwohl ist diese Verbindung zwischen Deckel 6 und dem Gehäuse 1 im Bereich der Stirnseite 5 noch nicht lastübertragend genug.
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Gemäß 3 wird nämlich auf dem Deckel eine Werkstückpalette 15 aufgesetzt und diese Werkstückpalette zentriert sich mit einer Anschlagfläche 22 an einer zugeordneten Anschlagkante 18 an dem Deckel 6. Gleichzeitig liegt die Werkstückpalette 15 mit einer außen liegenden Gegenfläche 21 auf der zugeordneten Auflagefläche 20 auf dem Deckel auf. Über die Kanten 18, 22 und die einander zugeordneten Flächen 20, 21 werden damit sämtliche Kräfte spielfrei von der Werkstückpalette 15 auf den Deckel 6 übertragen.
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Wird nun aber beispielsweise durch eine entsprechende Werkstückbearbeitung der Deckel 6 in den Pfeilrichtungen 13 auf Drehung beansprucht, dann werden die vorher erwähnten Schrauben 8 ebenfalls auf Drehung und Abscherung beansprucht, was zu den im allgemeinen Beschreibungsteil angegebenen Nachteilen führt.
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Hier setzt die Erfindung ein, die eine zusätzliche, hochlastübertragende, spielfreie Verdrehungssicherungsverbindung vorschlägt, die im gezeigten Ausführungsbeispiel aus der Passstift-Verbindung 9 besteht.
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An zwei diametral gegenüberliegenden Stellen am Umfang des Gehäuses 1 sind hierbei jeweils Passbohrungen 14 angeordnet, in welche jeweils ein Passstift 10 gewaltsam eingetrieben ist.
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Statt der als Sackbohrungen ausgebildeten Passbohrungen 14 können auch zugeordnete Durchgangsbohrungen 41 verwendet werden, um mittels eines geeigneten Werkstückes den Passstift 10 zu Reparaturzwecken wieder austreiben zu können, wenn die Schrauben 8 vorher gelöst wurden.
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Wichtig ist nun, dass zur hochgenauen Festlegung des Deckels 6 zu einer außen liegenden Referenzfläche am Maschinentisch 4 der Deckel nun zunächst durch Festziehen der einzelnen Schrauben 8 festgelegt wird, so dass er nicht mehr auf dem Gehäuse 1 verschoben werden kann. Gleichzeitig greift jedoch die obere Seite des Passstiftes 10 mit Spiel in eine zugeordnete Bohrung 11 im Deckel 6 ein und dieses Spiel wird nun erfindungsgemäß mit einem aushärtbaren und hochlastübertragenden Klebstoff oder Gießharz beseitigt. Diese Masse wird dort eingegossen.
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Statt eines aushärtbaren Klebstoffes oder eines Gießharzes können auch andere den (eventuell unrunden und unregelmäßigen) Zwischenraum auskleidende, lastübertragende Büchsen oder andere Elemente verwendet werden, die in der Lage sind, den unregelmäßigen Zwischenraum möglichst vollständig auszukleiden, damit über diesen Werkstoff eine Lastübertragung stattfinden kann. Beispielsweise kann ein Ausgießen auch mit Blei oder Zinn erfolgen, was zu dem gleichen Ergebnis führt.
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Wichtig ist nämlich, dass der Passstift gegebenenfalls exzentrisch in die ein Übermaß aufweisende Bohrung 11 eingreift. Dieses (exzentrische) Spiel wird nun durch Eingießen, Eintreiben oder Ausfüllen mit einem geeigneten Werkstoff in dem Maß beseitigt, dass entsprechende Verdrehkräfte von dem Deckel 6 über die spielfreie Verdrehungssicherung auf den Passstift und damit auf das Gehäuse übertragen werden.
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Statt aushärtbarer Stoffe kann zum Beispiel auch ein Verstemmen mit einem geeigneten Werkstoff stattfinden. Der Zwischenraum kann mit einem Zinndraht ausfüllt werden, der dann mit einem geeigneten Schlagwerkzeug verteilt wird, um so ebenfalls eine hochlastübertragende Verbindung zwischen dem Passstift und der zugeordneten Bohrung 11 im Deckel 6 zu gewährleisten.
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Im allgemeinen Beschreibungsteil wurde auch darauf hingewiesen, dass die hier im Deckel angeordnete Verbindung zwischen dem Passstift 10 und der Bohrung 11 in kinematischer Umkehrung auch im Gehäuse 1 vorgesehen werden kann. Alle vorher erwähnten Teile und Verbindungen können somit im Gehäuse 1 vorgenommen werden, wodurch dann im Deckel 6 die Passbohrung 14 mit dem Passstift 10 vorhanden ist und die Bohrung im Gehäuse mit entsprechendem Übermaß ausgekleidet, ausgeklebt oder ausgegossen wird.
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Die 3 zeigt als weitere Ausführungsform, dass statt des Ausgießens der Bohrung 11 im Gehäuse eine Bohrbüchse 16 verwendet werden kann. Hier wird erfindungsgemäß die Bohrbüchse mit entsprechendem kleineren Maß in die das Übermaß tragende Bohrung 11 eingesetzt und wiederum der Zwischenraum zwischen dem Außenumfang der Bohrbüchse 16 und dem Innenumfang der Bohrung 11 im Deckel 6 ausgekleidet, ausgefüllt oder in anderer Weise lastübertragend geschlossen.
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Vorteil dieser Maßnahme ist, dass ein leichtes Entfernen des Deckels 6 von dem Gehäuse 1 möglich ist, weil beim Entfernen der Schrauben 8 der Deckel leicht nach oben herausgehoben werden kann, weil der Passstift 10 aus der Bohrbüchse 16 herausschlüpft. Die Demontage des Deckels 6 ohne Zerstörung der hochgenauen Verdrehungssicherung ist besonders für Service und Wartungszwecke notwendig.
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Die 4 und 5 zeigen, dass es nicht notwendig ist, dass der Deckel mit einem separaten Gehäuse 1 verbunden ist. Dort ist gezeigt, dass der Schnellspannzylinder unter Weglassen des Gehäuses unmittelbar in eine zugeordnete Ausnehmung 17 im Maschinentisch 4 oder in einem später noch zu erläuternden Bearbeitungsturm 35 eingebracht werden kann.
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Auch hier gilt die gleiche Erläuterung, dass für diesen Fall entweder im Maschinentisch 4 oder im Bearbeitungsturm 35 die zugeordnete Passbohrung 14 für das Eintreiben und Festsetzen des Passstiftes 10 vorgesehen ist.
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Die 6 und 7 zeigen die Unterseite der Werkstück-Palette 15, wo erkennbar ist, dass die erwähnten Anschlagflächen 22 im Bereich einer quadratischen Ausnehmung vorhanden sind, die sich an den vorher genannten Anschlagkanten 18 des Deckels 6 lastübertragend anlegen.
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Gleichzeitig sind die Gegenflächen 21 gezeigt, die auf den zugeordneten Anlageflächen 20 auf dem Deckel lastübertragend aufliegen.
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Die übrigen Flächen an der Unterseite der Werkstück-Palette 15 sind nicht lastübertragend, wie dies durch den schmalen (den Abstand andeutenden) Strich in 3 dargestellt ist.
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Statt der in 1 dargestellten Passstiftverbindung 9 kann also die in 4 dargestellte Passstiftverbindung 19 mit der beschriebenen Bohrbüchse 16 in allen Einbausituationen verwendet werden, nämlich entweder in einem Gehäuse 1, in einem Maschinentisch 4 oder in einem Bearbeitungsturm 35.
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Die 8 und 9 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele für zugeordnete Verdrehungssicherungsverbindungen. Bei der Verdrehungssicherungsverbindung nach 8 wird eine sogenannte Klebeverbindung 29 verwendet. Dort werden anstatt eines Passstiftes 10 ein oder mehrere Schulterpassschrauben 23 verwendet.
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Jede Schulterpassschraube ist in eine zugeordnete Gewindebohrung 24 mit einem Schraubenbolzen 25 eingeschraubt und weist axial darüber liegend einen Passbund 31 auf, der sich zentrisch und lastübertragend an der zugeordneten Passbohrung 30 im Gehäuse 1 anlegt.
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Der sich darüber ergebende Überstand im Kopfbereich der Schulterpassschraube 23 ist mit Übermaß in der zugeordneten Bohrung 11 im Deckel 6 eingesetzt.
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Der sich hieraus ergebende Spalt 26 ist nun wieder mit einer der vorher beschriebenen Maßnahmen, bevorzugt jedoch mit einem Klebstoff 27, ausgefüllt. Es ergibt sich wiederum eine hochlastübertragende Verbindung zwischen dem Deckel 6 und dem Gehäuse 1 – beziehungsweise dem Maschinentisch 4 über die Schulterpassschraube 23 – mit Hilfe der spielfreien Verdrehungssicherungsverbindung.
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Eine ähnliche Darstellung gilt für die in 9 dargestellte Klebeverbindung 29, wo dargestellt ist, dass eine einfache Innensechskantschraube 32 mit Klebstoff 34 sowohl in der Gewindebohrung 24 im Gehäuse 1 oder im Maschinentisch 4 festgelegt ist und darüber hinaus auch noch der Überstand im Deckel 6 im Bereich der Bohrung 11 und der dort sich bildende Spalt 33 mit Klebstoff 34 ausgefüllt ist.
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Es handelt sich also um eine sowohl bolzenseitig als auch kopfseitig vollständig eingeklebte Innensechskantschraube 32.
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Die 10 und 11 zeigen als weitere Ausführungsform für den Einbauort der erfindungsgemäßen Schnellspannzylinder 36 eine sogenannte Schnellverschlussplatte 45. Es handelt sich um eine größere Platte, in der in regelmäßigem Abstand (Rastermaß) eine Vielzahl von Schnellspannzylindern 36 eingebaut sind.
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Diese Schnellverschlussplatte 45 wird mit Hilfe von nicht näher dargestellten Befestigungsmitteln auf einem Maschinentisch 4 befestigt. Sie kann jedoch auch auf den Flächen eines Bearbeitungsturms 35 befestigt werden.
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Wichtig bei der Ausführungsform nach 10 und 11 ist, dass zunächst die Schnellverschlussplatte 45 mittels der Messuhr 40 bezüglich einer maschinenfesten Referenzfläche gerade ausgerichtet wird, wobei die Ausrichtung in zwei zueinander senkrechten Richtungen erfolgt.
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Selbstverständlich sieht die Erfindung vor, dass nicht nur die Ausrichtung über eine oder mehrere Messuhren möglich ist, sondern über alle anderen bekannten, auch elektronischen, Ausrichtmittel.
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Nach dem Ausrichten der Schnellverschlussplatte 45 zu einer maschinenfesten Referenzfläche müssen nun die einzelnen Schnellspannzylinder 36, und zwar deren Deckel in Bezug zu der Schnellverschlussplatte 45, ausgerichtet werden.
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Hierzu reicht es aus, lediglich die Ausrichtung beispielsweise in X-Richtung mittels der Messuhr 37 für alle Deckel 6 vorzunehmen, weil die Deckel selbst hochgenau bearbeitet sind und deren Konturen genau (bevorzugt) einem Quadrat entsprechen.
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Mittels der Messuhr 37 wird diese beispielsweise in horizontaler Richtung verfahren, um so bei leicht angezogenen Schrauben 8 alle Deckel 6 aller in einer Linie liegenden Schnellspannzylinder 36 auszurichten. Nach erfolgter Ausrichtung werden die Schrauben 8 fest angezogen, weil die Deckel 6 damit nun hochgenau und lagenrichtig fixiert sind und erst danach werden die erfindungsgemäßen, spielfreien Verdrehungssicherungsverbindungen angebracht.
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Bei jedem Deckel 6 an jedem Schnellspannzylinder 36 wird dann mittels eines Röhrchens der sich ergebende Spalt in der Bohrung ausgegossen, ausgekleidet oder verstemmt, wodurch die erwähnte spielfreie, hochlastübertragende Verdrehungssicherungsverbindung geschaffen ist.
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Hierbei kann die Verdrehungssicherung entweder durch Ausgießen des Außenumfangs der Bohrbüchse erfolgen oder durch Ausgießen des Außenumfangs eines Passstiftes.
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Die 12 und 13 zeigen als weitere Ausführungsformen, dass es auch möglich ist, eine Vielzahl von Schnellspannzylindern in drei zueinander senkrechten Richtungen auf einem Bearbeitungsturm 35 zu montieren und diese mit Hilfe von Messuhren 37, 38, 39 auszurichten.
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Mit der Messuhr 37 wird bei schwach angezogenen Schrauben 8 jeweils der Deckel 6 von in einer Ebene liegenden Schnellspannzylindern 36 ausgerichtet und Gleiches erfolgt in senkrechter Richtung hierzu mit der Messuhr 39.
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Nachdem der Bearbeitungsturm 35 insgesamt an fünf Seiten eine Vielzahl von im Rastermaß verteilt angeordneten Schnellspannzylindern 36 trägt, wird mittels entsprechender Messuhren (auch der Messuhr 38 an der Oberseite) der entsprechende Deckel 6 des Schnellspannzylinders 36 ausgerichtet.
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Der besondere Vorteil der hochgenauen Ausrichtung der Deckel liegt nun darin, dass es auf die genaue Bearbeitung der Schnellverschlussplatte 45 oder des Bearbeitungsturms 35 oder des Maschinentisches 4 nicht ankommt. Es muss nur dafür gesorgt werden, dass die Deckel 6 der Schnellspannzylinder 36 zu einer maschinenfesten Referenzfläche hochgenau ausgerichtet und in dieser Lage auch gegen hohe Verdrehungskräfte gesichert festgelegt werden. Über die auf den Deckeln hochgenau und spielfrei positionierten Werkstückpaletten und die wiederum darauf spielfrei angeordneten Werkstücke ist damit eine hochgenaue, verkantungsfreie und auch hohen Verdrehkräften standhaltende Bearbeitung möglich.
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Damit ergibt sich der Vorteil, dass für hochgenau bearbeitete Werkstücke nur noch auf die Ausrichtung der Deckel geachtet werden muss und auf die hochgenaue Bearbeitung eines Bearbeitungsturms oder einer Schnellverschlussplatte nicht mehr geachtet werden muss.
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Dies führte in der Vergangenheit sogar dazu, dass bei einem hochgenau arbeitendem Bearbeitungsturm, wo die Ausrichtung der Deckel mittels einer Messmaschine stattgefunden hatte, wieder eine Ungenauigkeit dadurch entstand, dass der Bearbeitungsturm mit den hochgenau ausgerichteten Deckeln auf eine schräggestellte oder ausgeschlagene Maschine verbracht wurde, wodurch sich ein systematischer Fehler an den bearbeiteten Werkstücken einstellte. Es konnte daher nicht bei der Bearbeitung der Werkstücke die geforderte Genauigkeit erbracht werden.
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Hier liegt der Vorteil der Erfindung, die vorsieht, dass man direkt auf der Maschine selbst die Deckel der Schnellspannzylinder 36 ausrichtet und in dieser ausgerichteten Lage hochverdrehungsgesichert fixiert, wodurch auch bei starken Bearbeitungskräften eine ungewollte Verschiebung des Deckels und der darauf lagernden Werkstückpalette 15 mit Sicherheit vermieden wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Spannpratze
- 3
- Schrauben
- 4
- Maschinentisch
- 5
- Stirnseite
- 6
- Deckel
- 7
- Einzugsnippel
- 8
- Schraube
- 9
- Passstift-Verbindung
- 10
- Passstift
- 11
- Bohrung
- 12
- Klebstoff
- 13
- Pfeilrichtung
- 14
- Passbohrung
- 15
- Werkstück-Palette
- 16
- Bohrbüchse
- 17
- Ausnehmung
- 18
- Anschlagkante
- 19
- Passstift-Verbindung
- 20
- Auflagefläche
- 21
- Gegenfläche
- 22
- Anschlagfläche
- 23
- Schulterpassschraube
- 24
- Gewindebohrung
- 25
- Schraubenbolzen
- 26
- Spalt
- 27
- Klebstoff
- 29
- Klebeverbindung
- 30
- Passbohrung
- 31
- Passbund
- 32
- Innensechskantschraube
- 33
- Spalt
- 34
- Klebstoff
- 35
- Bearbeitungsturm
- 36
- Schnellspannzylinder
- 37
- Messuhr
- 38
- Messuhr
- 39
- Messuhr
- 40
- Messuhr
- 41
- Durchgangsloch
- 42
- Ringbund
- 43
- Ausnehmung
- 44
- Ausnehmung
- 45
- Schnellverschlussplatte
