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Die Erfindung betrifft eine Stapelspanneinrichtung zur Fixierung eines Werkstücks oder einer Werkstückhalterung an einer Grundplatte, insbesondere eines Maschinentischs, aufweisend:
- ein Basis-Modulelement, vorzugsweise mit Befestigungsöffnungen an einer Unterseite des Basis-Modulelements, zur Befestigung an der Grundplatte, mit einer Aufnahmeöffnung an einer Oberseite des Basis-Modulelements und mit einer Basis-Kontaktfläche an der Oberseite des Basis-Modulelements, und
- ein Aufbau-Modulelement mit einem Verbindungsbolzen an einer Unterseite des Aufbau-Modulelements zur Aufnahme in der Aufnahmeöffnung des Basis-Modulelements und mit einer Aufbau-Kontaktfläche zum Kontaktieren der Basis-Kontaktfläche.
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Im Stand der Technik sind Stapelspannsysteme bekannt, welche dazu genutzt werden, ein Werkstück präzise auf einer Grundplatte eines Maschinentischs zu spannen, um das Werkstück in der gespannten Position zu bearbeiten. Ein solches Stapelspannsystem ist in 1 dargestellt. Zum Aufbau auf dem Maschinentisch verfügt das Stapelspannsystem über ein Basis-Modulelement mit einem Befestigungsflansch. Das Basis-Modulelement bildet das Fundament des Stapelspannsystems. An der Oberseite des Basismoduls können Aufbau-Modulelemente angebracht werden. Die Aufbau-Modulelemente sind in verschiedenen Längen verfügbar, um die gewünschte Bearbeitungshöhe zu erreichen. Mehrere Aufbau-Modulelemente können übereinander gestapelt werden. Die Basis- und Aufbaumodule werden über Bolzenfortsätze und entsprechende Bolzenaufnahmen miteinander verbunden. Mit einem Spannbolzen wird das Werkstück bzw. die Werkstückhalterung mit dem Stapelspannsystem verbunden. Die Betätigung des Spannsystems erfolgt manuell. Dabei werden Spannkeile über eine Gewindespindel geöffnet bzw. geschlossen.
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Die Basis- und Aufbaumodule des bekannten Stapelspannsystems haben zylindrische Grundkörper. Im gespannten Zustand liegt eine kreisförmige Stirnfläche an der Unterseite des Aufbau-Modulelements an einer deckungsgleichen, ebenfalls kreisförmigen Stirnfläche an der Oberseite des Basis-Modulelements an. In der Praxis hat sich als nachteilig herausgestellt, dass diese Stapelspannsysteme in Gebrauch schwingungsanfällig sind.
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Die Erfindung hat zur Aufgabe, die Nachteile des bekannten Stapelspannsystems zumindest zu lindern. Bevorzugt soll die Schwingungsanfälligkeit des Stapelspannsystems reduziert werden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Stapelspannsystem nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß weist die Basis-Kontaktfläche einen geradlinigen Randabschnitt zur Abstützung eines entsprechenden geradlinigen Randabschnitts der Aufbau-Kontaktfläche auf.
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Die Erfindung fußt auf der überraschenden Erkenntnis, dass die Schwingungsanfälligkeit des bekannten Stapelspannsystems auf die Ausgestaltung der Kontaktflächen von Basis- und Aufbaumodul zurückgeht. Aufgrund der Kreisform der Kontaktflächen bewirkt eine seitliche Belastung des Stapelspannsystems eine lokale, punktförmige Abstützung, welche sich als schwingungsanfällig herausgestellt hat. Demgegenüber sieht die Erfindung vor, dass geradlinige Randabschnitte des Basis-Modulelements und des Aufbau-Modulelements aneinander anliegen, so dass eine Linienabstützung des Aufbau-Modulelements gegenüber dem Basis-Modulelement bei entsprechender seitlicher Belastung (d.h. bei Belastung quer zur Längsachse des Stapelspannsystems, welche im montierten Zustand insbesondere senkrecht zur Grundplatte verläuft) erzielt wird. Vorteilhafterweise kann so eine wesentliche Stabilitätsverbesserung erreicht werden.
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Die Basis-Kontaktfläche und die Aufbau-Kontaktfläche sind vorzugsweise eben ausgebildet und im montierten Gebrauchszustand vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Oberseite der Grundplatte angeordnet.
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Bevorzugt erstreckt sich der geradlinige Randabschnitt der Basis- und/oder der Aufbau-Kontaktfläche jeweils um mehr als die Hälfte, vorzugsweise mehr als drei Viertel, der Länge des Randes der Basis- und/oder der Aufbau-Kontaktfläche.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Basis-Kontaktfläche mehrere, insbesondere vier, geradlinige Randabschnitte zur Abstützung einer entsprechenden Anzahl von geradlinigen Randabschnitte der Aufbau-Kontaktfläche auf. Je ein geradliniger Randabschnitt der Aufbau-Kontaktfläche liegt an einem geradlinigen Randabschnitt der Basis-Kontaktfläche an. Dadurch kann eine effektive Abstützung bei einer seitlichen Belastung in unterschiedlichen Richtungen erzielt werden. Zudem kann der bei runden Ausführungen auftretende Taumeleffekt verhindert werden.
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Zur Abstützung beim Spannen des Werkstücks ist es günstig, wenn die geradlinigen Randabschnitte der Basis-Kontaktfläche und die geradlinigen Randabschnitte der Aufbau-Kontaktfläche jeweils im Wesentlichen gleich lang sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die geradlinigen Randabschnitte der Basis-Kontaktfläche und die geradlinigen Randabschnitte der Aufbau-Kontaktfläche jeweils zur Ausbildung einer rechteckigen, vorzugsweise quadratischen, Grundform der Basis- bzw. Aufbau-Kontaktfläche im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet. Diese Ausführung ist besonders stabil gegenüber seitlichen Belastungen. Die geradlinigen Randabschnitte des Basis-Modulelements und die geradlinigen Randabschnitte des Aufbau-Modulelements können jeweils eine Länge von zumindest 50 Millimeter (mm), vorzugsweise zumindest 60 mm, beispielsweise zumindest 70 mm, aufweisen.
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Weiters ist bevorzugt, wenn je zwei geradlinige Randabschnitte der Basis-Kontaktfläche bzw. zwei geradlinige Randabschnitte der Aufbau-Kontaktfläche über einen jeweils winkelig dazu, beispielsweise in einem Winkel von im Wesentlichen 45°, angeordneten, insbesondere gerade Eck-Randabschnitt miteinander verbunden sind.
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Das Aufbau-Modulelement weist bevorzugt eine weitere Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines weiteren Aufnahme-Modulelements oder eines Spannzapfens auf. Je nach Anwendung kann das weitere Aufnahme-Modulelement oder der Spannzapfen in der weiteren Aufnahmeöffnung aufgenommen sein. Das weitere Aufnahme-Modulelement ist entsprechend dem Aufnahme-Modulelement ausgebildet, kann jedoch eine andere Höhe aufweisen. Der Spannzapfen kann an dem Werkstück oder der Werkstückhalterung befestigt sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Spannzapfen eine Spannzapfen-Kontaktfläche auf, welche in dem am Aufbau-Modulelement montierten Zustand an einer weiteren Aufbau-Kontaktfläche an der Oberseite des Aufbau-Modulelements anliegt. Die weitere Aufbau-Kontaktfläche an der Oberseite des Aufbau-Modulelements ist bevorzugt entsprechend der Aufbau-Kontaktfläche an der Unterseite des Aufbau-Modulelements ausgebildet. Bevorzugt weist die Spannzapfen-Kontaktfläche zumindest einen geradlinigen Randabschnitt zur Abstützung eines entsprechenden geradlinigen Randabschnitts der weiteren Aufbau-Kontaktfläche auf. Besonders bevorzugt weist die Spannzapfen-Kontaktfläche mehrere, insbesondere vier, geradlinige Randabschnitte zur Abstützung entsprechender geradliniger Randabschnitte der weiteren Aufbau-Kontaktfläche auf. Die geradlinigen Randabschnitte der Spannzapfen-Kontaktfläche und die geradlinigen Randabschnitte der weiteren Aufbau-Kontaktfläche können jeweils zur Ausbildung einer rechteckigen, vorzugsweise quadratischen, Grundform im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sein. Von der Spannzapfen-Kontaktfläche steht bevorzugt ein Spannzapfenelement zur Verbindung mit der weiteren Aufnahmeöffnung des Aufnahme-Modulelements ab.
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Das Basis-Modulelement weist bevorzugt einen Spannmechanismus, insbesondere mit Spannkeilen auf, mit welchem der Verbindungsbolzen des Aufbau-Modulelements in der Aufnahmeöffnung verspannt und freigegeben werden kann. Das Basis-Modulelement weist bevorzugt eine Einführöffnung zum Einführen eines Werkzeugs auf, mit welchem der Spannmechanismus betätigbar ist.
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Das Aufbau-Modulelement weist bevorzugt einen weiteren Spannmechanismus auf, welcher dazu eingerichtet ist, das weitere Aufbau-Modulelement oder den Spannzapfen in der weiteren Aufnahmeöffnung zu verspannen und freizugeben. Der weitere Spannmechanismus ist entsprechend dem Spannmechanismus ausgebildet. Somit kann auch der weitere Spannmechanismus mit dem selben Werkzeug wie der Spannmechanismus des Basis-Modulelements betätigt werden. Dafür weist das Aufbau-Modulelement eine weitere Einführöffnung zum Einführen des Werkzeugs auf.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Stapelspanneinrichtung ein Adapterelement, insbesondere eine Adapterplatte, zur Montage zwischen dem Basis-Modulelement und der Grundplatte auf, wobei das Adapterelement Verbindungsöffnungen zur Verbindung des Adapterelements jeweils mit dem Basis-Modulelement und der Grundplatte aufweist. Somit können einzelne Verbindungsöffnungen zur reversibel lösbaren Verbindung des Adapterelements mit der Grundplatte, vorzugsweise über Befestigungsschrauben, und einzelne Verbindungsöffnungen zur reversibel lösbaren Verbindung des Aufbau-Modulelements mit dem Adapterelement, vorzugsweise über Befestigungsschrauben, herangezogen werden.
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Um eine variable Anordnung der Stapelspanneinrichtung auf der Grundplatte zu ermöglichen, ist das Aufbau-Modulelement über die Verbindungsöffnungen in verschiedenen Verbindungspositionen mit das Adapterelement verbindbar. Dafür kann das Adapterelement in Reihen und Spalten angeordnete Verbindungsöffnungen aufweisen, wobei je nach Verbindungsposition die Befestigungsöffnungen des Aufbau-Modulelements mit verschiedenen Verbindungsöffnungen des Adapterelements deckungsgleich angeordnet sind. Somit kann die Position des Aufbau-Modulelements gegenüber dem Adapterelement bei der Montage variiert werden. Vorzugsweise sind die Verbindungspositionen des Aufbau-Modulelements relativ zur Adapterelement einerseits in Richtung einer Reihe von Montageöffnungen der Grundplatte und andererseits in Richtung einer Spalte von Montageöffnungen der Grundplatte voneinander beabstandet.
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Das erfindungsgemäße Stapelspannsystem weist auf:
- einen Maschinentisch mit einer Grundplatte,
- eine Stapelspanneinrichtung in einer der oben beschriebenen Ausführungsvarianten, wobei die Stapelspanneinrichtung an der Grundplatte des Maschinentischs befestigt ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Grundplatte eine Vielzahl von in Reihen und Spalten angeordneten Montageöffnungen auf, wobei die Montageöffnungen zur Ausbildung eines Montagerasters jeweils in gleichen Abständen entlang der Reihen und entlang der Spalten angeordnet sind, wobei das Adapterelement in Reihen und in Spalten angeordnete Verbindungsöffnungen aufweist, wobei in der jeweiligen Verbindungsposition eine erste Gruppe von Verbindungsöffnungen des Adapterelements deckungsgleich mit einer Anordnung von Montageöffnungen der Grundplatte angeordnet ist und eine zweite Gruppe von Verbindungsöffnungen zwischen der Anordnung von Montageöffnungen der Grundplatte angeordnet ist. Somit sind die Abstände zwischen benachbarten Verbindungsöffnungen geringer als die Abstände zwischen benachbarten Montageöffnungen der Grundplatte. Das Raster der Verbindungsöffnungen unterscheidet sich daher vom Montageraster der Grundplatte. Dadurch kann die Lage des Basis-Modulelements an der Grundplatte durch Veränderung der Verbindungsposition des Basis-Modulelements an dem Adapterelement feinteiliger verstellt werden als durch Veränderung der Montageposition des Adapterelements an der Grundplatte.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert.
- 1 zeigt die bekannte Stapelspanneinrichtung, welche eingangs beschrieben worden ist.
- 2 und 3 zeigen Ansichten einer erfindungsgemäßen Stapelspanneinrichtung.
- 4 zeigt eine Draufsicht auf eine Grundplatte eines Maschinentischs, auf dem je zwei Stapelspanneinrichtungen zweier Ausführungsformen der Erfindung montiert sind.
- 5A und 5C zeigt eine Draufsicht des Basis-Modulelements in verschiedenen Verbindungspositionen an einer Adapterplatte.
- 6 zeigt einen Aufriss des an der Adapterplatte montierten Basis-Modulelements gemäß 5A.
- 7 zeigt eine Unteransicht eines Basis-Modulelements einer der zwei Ausführungsformen der Stapelspanneinrichtungen gemäß 4.
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1 zeigt eine Stapelspanneinrichtung 1 nach dem Stand der Technik mit einem Basis-Modulelement 2 mit einem Befestigungsflansch 3, mit welchem das Basis-Modulelement 2 über Befestigungsschrauben an einer Grundplatte 4 eines Maschinentischs 5 (vgl. 4) befestigt wird. Auf dem Basis-Modulelement 2 wird zumindest ein Aufbau-Modulelement 6 angebracht. Am Aufbau-Modulelement 6 kann ein Spannzapfen 7 festgelegt werden, welcher mit einem Werkstück (nicht gezeigt) bzw. einer Werkstückhalterung verbunden, insbesondere verschraubt, wird.
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2 und 3 zeigen jeweils eine erfindungsgemäße Stapelspanneinrichtung 1, bei welcher die in Verbindung mit 1 (Stand der Technik) beschriebenen Komponenten vorgesehen sind. Das Basis-Modulelement 2 weist Befestigungsöffnungen 8 auf, welche mit entsprechenden Montageöffnungen 9 der Grundplatte 4 (vgl. 4) in Deckung gebracht und über Verbindungselemente, insbesondere Befestigungsschrauben, verbunden werden können. Die von der Grundplatte 4 abgewandte Oberseite des Basis-Modulelements 2 ist als ebene Basis-Kontaktfläche 10 ausgebildet, an welcher eine ebene Aufbau-Kontaktfläche 11 an der Unterseite des Aufbau-Modulelements 6 anliegt.
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Für die Zwecke dieser Offenbarung beziehen sich die Orts- und Richtungsangaben, wie „oben“ und „unten“, auf den bestimmungsgemäßen Gebrauchszustand der Stapelspanneinrichtung 1 auf einer horizontalen Grundplatte 4. Selbstverständlich kann die Stapelspanneinrichtung 1 auch in anderen Lagen verwendet werden, wobei dann die Orts- und Richtungsangaben entsprechend zu übertragen sind.
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Das Basis-Modulelement 2 weist an der Oberseite eine Aufnahmeöffnung 12 auf, welche sich von der Basis-Kontaktfläche 10 in das Innere des Basis-Modulelements 2 erstreckt. Das Aufbau-Modulelement 6 weist an der Unterseite einen Verbindungsbolzen 13 auf, welcher sich von der Aufbau-Kontaktfläche 11 in Richtung der Grundplatte 4, d.h. nach unten, erstreckt. Der Verbindungsbolzen 13 wird in die Aufnahmeöffnung 12 eingefügt. Das Basis-Aufbaumodul 2 weist einen Spannmechanismus (nicht gezeigt) auf, mit welchem der Verbindungsbolzen 13 des Aufbau-Modulelements 6 mit der Aufnahmeöffnung 12 des Basis-Modulelements 2 verspannt werden kann. Zur Betätigung des Spannmechanismus weist das Basis-Modulelement 2 an einer Seitenfläche 14 eine Einführöffnung 15A auf, in welcher ein Werkzeug 15B aufgenommen und verdreht werden kann, um den Spannmechanismus zu betätigen. Das Aufbau-Modulelement 6 weist eine weitere Aufnahmeöffnung 16 zur Aufnahme des Spannzapfens 7 auf, welcher dem Werkstück bzw. der Werkstückhalterung (nicht gezeigt) verbunden, insbesondere verschraubt, sein kann. Das Aufbau-Modulelement 6 weist entsprechend dem Basis-Modulelement 2 einen weiteren Spannmechanismus (nicht gezeigt) auf, mit welchem der Spannzapfen 7 mit der weiteren Aufnahmeöffnung 16 des Aufbau-Modulelements 6 verspannt werden kann. Zur Betätigung des weiteren Spannmechanismus weist das Aufbau-Modulelement 6 an einer Seitenfläche 17 eine Einführöffnung 15A auf, in welcher das Werkzeug 15 aufgenommen und verdreht werden kann, um den weiteren Spannmechanismus zu betätigen.
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Wie aus 2 und 3 ersichtlich, weist die Basis-Kontaktfläche 10 vier geradlinige, jeweils gleich lange Randabschnitte 10A-10D zur Abstützung von vier geradlinigen, jeweils gleich langen Randabschnitten 11A-11D der Aufbau-Kontaktfläche 11 auf.
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Die vier geraden Randabschnitte 10A-10D sind über vier gerade Eck-Randabschnitte 10E miteinander verbunden. Die vier geradlinigen Randabschnitte 11A-11D sind über vier gerade Eck-Randabschnitte 11E miteinander verbunden. Die geradlinigen Randabschnitte 10A-10D der Basis-Kontaktfläche 10 sind gleich wie die geradlinigen Randabschnitte 11A-11D der Aufbau-Kontaktfläche 11. Entsprechend sind die geraden Eck-Randabschnitte 10E gleich lang wie die geraden Eck-Randabschnitte 11E der Aufbau-Kontaktfläche 11. Somit sind die Basis-Kontaktfläche 10 und die Aufbau-Kontaktfläche 11 deckungsgleich mit quadratischen Grundformen und Abschrägungen an den Ecken ausgebildet. Der Spannzapfen weist an seiner Unterseite eine Spannzapfen-Kontaktfläche auf, welche im montierten Zustand eine entsprechend geformte weitere Aufnahme-Kontaktfläche an der Oberseite des Aufnahme-Modulelements kontaktiert. Auch die Spannzapfen-Kontaktfläche weist vier geradlinige Randabschnitte und vier gerade Eck-Randabschnitte dazwischen auf, welche im montierten Zustand an entsprechenden Rand- und Eck-Randabschnitten der weiteren Aufnahme-Kontaktfläche anliegen.
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Aus 4 ist die Grundplatte 4 ersichtlich, welche eine Vielzahl von in Reihen und Spalten angeordneten Montageöffnungen 9 aufweist. Die Montageöffnungen 9 sind zur Ausbildung eines zweidimensionalen Montagerasters in gleichen Abständen entlang der Reihen und entlang der Spalten angeordnet, so dass mehrere Stapelspanneinrichtungen 1 in variabler Anordnung entsprechend dem Montageraster montiert werden können. Im gezeigten Beispiel sind je zwei Stapelspanneinrichtungen 1 zweier verschiedener Ausführungsformen auf der Grundplatte 4 montiert.
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Auf der linken Seite sind zwei Stapelspanneinrichtungen 1 (der besseren Übersicht halber ohne das Aufbau-Modulelement 6) gemäß 2 und 3 an der Grundplatte 4 montiert. Diese Stapelspanneinrichtungen 1 weisen unterseitig einen verbreiterten Befestigungsflansch mit den Befestigungsöffnungen 8 auf, welche mit den Montageöffnungen 9 der Grundplatte 4 in Deckung gebracht werden können. Somit können diese Stapelspanneinrichtungen 1 entsprechend dem Montageraster der Grundplatte 4 montiert werden. Dadurch kann die Position des Basis-Modulelements 2 auf der Grundplatte 4 lediglich in den Abständen der Montageöffnungen 9 der Grundplatte 4 verändert werden.
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Auf der rechten Seite der Grundplatte 4 sind zwei Stapelspanneinrichtungen 1 montiert, bei welchen jeweils ein Adapterelement 18, hier eine Adapterplatte, zwischen dem hier ohne verbreiterten Befestigungsflansch ausgeführten Basis-Modulelement 2 und der Grundplatte 4 montiert ist. Das Adapterelement 18 weist ein Raster 19 von Verbindungsöffnungen 20 auf, welche einerseits zur Verbindung des Adapterelements 18 mit den darüber angeordneten Befestigungsöffnungen 8 des Basis-Modulelements 2 über Befestigungsschrauben und andererseits zur Verbindung des Adapterelements 18 mit den darunter angeordneten Montageöffnungen 9 der Grundplatte 4 eingerichtet sind.
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Wie aus den 5A bis 5C ersichtlich, ist das Basis-Modulelement 2 über die Verbindungsöffnungen 20 in verschiedenen Verbindungspositionen relativ zum Adapterelement 18 mit dem Adapterelement 18 verbindbar. Wegen des durch Reihen und Spalten gebildeten Rasters 19 von Verbindungsöffnungen 20 ist in jeder Verbindungsposition eine erste Gruppe von Verbindungsöffnungen 20 des Adapterelements 18 deckungsgleich mit passenden Montageöffnungen 9 der Grundplatte 4 angeordnet, wohingegen eine zweite Gruppe von Verbindungsöffnungen 20 versetzt dazu, d.h. zwischen der zur Montage an der Grundplatte 4 genutzten Anordnung von Montageöffnungen 9 der Grundplatte angeordnet ist.
