DE3403348A1 - Toothed-belt transmission - Google Patents

Toothed-belt transmission

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DE3403348A1 DE19843403348 DE3403348A DE3403348A1 DE 3403348 A1 DE3403348 A1 DE 3403348A1 DE 19843403348 DE19843403348 DE 19843403348 DE 3403348 A DE3403348 A DE 3403348A DE 3403348 A1 DE3403348 A1 DE 3403348A1
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Hans 8951 Westendorf Taubmann
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    • F16H—GEARING
    • F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/02—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members with belts; with V-belts
    • F16H7/023—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members with belts; with V-belts with belts having a toothed contact surface or regularly spaced bosses or hollows for slipless or nearly slipless meshing with complementary profiled contact surface of a pulley
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
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Abstract

A two-step toothed-belt transmission is provided for driving the spindle of a machine tool or cutting machine by means of an electric motor. In order to permit a free arrangement of the spindle-axis position and the motor-shaft position with few components, a first toothed belt driven by the motor drives two toothed-belt drive pulleys lying on one shaft each. A toothed-belt driven pulley sits on one shaft. This toothed-belt driven pulley can alternatively be connected directly to one toothed-belt drive pulley or via toothed-belt speed reduction to the other toothed-belt drive pulley. The toothed-belt driven pulley is connected via a second toothed belt to a second toothed-belt driven pulley on which the spindle sits. <IMAGE>

Description

Zalinriemengetriebe Die Erfindung betrifft ein zweistufig schaltbares Zahnriemengetriebe zum Antrieb der Spindel einer Werkzeug- oder Bearbeitungsmaschine mittels eines Elektromotors, insbesondere Gleichstrommotors. Timing belt transmission The invention relates to a two-stage switchable Toothed belt drive for driving the spindle of a machine tool or processing machine by means of an electric motor, in particular a DC motor.

Solche Zahnriemengetriebe sind geräuscharm und erfordern keine Kühlung.Such toothed belt drives are quiet and do not require cooling.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Zahnriemengetriebe vorzuschlagen, bei dem mit möglichst wenig Zahnriemen, Zahnriemenscheiben und Wellen eine Untersetzung schaltbar ist und die gegenseitige Lage der Spindelachse und der Motorwelle frei gestaltbar ist.The object of the invention is to propose a toothed belt drive, A reduction with as few toothed belts, toothed belt pulleys and shafts as possible is switchable and the mutual position of the spindle axis and the motor shaft is free can be designed.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß ein erster Zahnriemen um eine Motor-Zahnriemenscheibe der Motorwelle, um eine erste Antriebs-Zahnriemenscheibe, welche auf einer ersten Welle gelagert ist, und um eine zweite Antriebs-Zahnriemenscheibe liegt, welche auf einer zweiten Welle gelagert ist, daß auf der ersten Welle eine erste Abtriebs-Zahnriemenscheibe sitzt, um die und um eine zweite Abtriebs-Zahnriemenscheibe, die die Spindel trägt, ein zweiter Zahnriemen liegt, daß auf der zweiten Welle eine erste Untersetzungs-Zahnriemenscheibe sitzt und auf der ersten Welle eine zweite Untersetzungs-Zahnriemenscheibe gelagert ist und um beide Untersetzungs-Zahnriernenscheiben ein dritter Zahnriemen liegt, wobei der Durchmesser der ersten Untersetzungs-Zahnriemenscheibe kleiner als der der zweiten Untersetzungs-Zahnriemenscheibe ist, und daß an der ersten Welle zwei Schaltkupplungen vorgesehen sind, die mit der ersten Abtriebs-Zahnriemenscheibe entweder die erste Antriebs-Zahnriemenscheibe oder die zweite Untersetzungs-Zahnriemenscheibe koppeln.According to the invention, the above object is achieved in that a first toothed belt around a motor toothed belt pulley of the motor shaft, around a first drive toothed belt pulley, which is mounted on a first shaft, and around a second drive toothed belt pulley which lies on a second wave that is stored on the first shaft a first output toothed belt pulley sits around the and around a second Output toothed belt pulley that carries the spindle, there is a second toothed belt, that on the second shaft a first reduction toothed belt pulley sits and on the first shaft a second reduction toothed belt pulley is mounted and around a third toothed belt is located on both reduction pulleys, whereby the The diameter of the first reduction pulley is smaller than that of the second Reduction toothed belt pulley is, and that on the first shaft two clutches are provided with the first output toothed belt pulley either the first Couple the drive toothed belt pulley or the second reduction toothed belt pulley.

In der einen Schaltstufe erfolgt die Kraftübertragung von der Motorwelle auf die Spindel über den ersten Zahnriemen, die erste Welle und den zweiten Zahnriemen. In der zweiten Schaltstufe erfolgt die Kraftübertragung von der Motorwelle auf die Spindel über den ersten Zahnriemen, die zweite Welle, den dritten Zahnriemen, die erste Welle und den zweiten Zahnriemen. Da in beiden Schaltstellungen der Antrieb und der Abtrieb über Je den gleichen Zahnriemen erfolgt, ist das Zahnriemengetriebe leicht an die Lage der Spindelachse anzupassen und die Lage der Motorwelle läßt sich dementsprechend einrichten.In one switching stage, the power is transmitted from the motor shaft onto the spindle via the first toothed belt, the first shaft and the second toothed belt. In the second switching stage, the power is transmitted from the motor shaft to the Spindle over the first toothed belt, the second shaft, the third toothed belt, the first shaft and the second toothed belt. Since the drive is in both switching positions and the output takes place via the same toothed belt each, is the toothed belt drive easy to adapt to the position of the spindle axis and the position of the motor shaft set up accordingly.

Eine eng tolerierte Lage der Motorwelle gegenüber der Spindelachse ist nicht nötig.A close tolerance position opposite the motor shaft the Spindle axis is not necessary.

Um zu erreichen daß in der ersten Schaltstellung die Untersetzungs-Zahnriemenscheiben nicht mitlaufen, ist in Ausgestaltung der Erfindung an der zweiten Welle eine dritte Schaltkupplung angeordnet.In order to achieve that in the first switching position the reduction toothed belt pulleys do not run along, in an embodiment of the invention there is a third shaft on the second shaft Clutch arranged.

In Ausgestaltung der Erfindung sitzt an der zweiten Abtriebs-Zshnriemenscheibe eine erste Meß-Zahnriemenscheibe die über einen vierten Zahnriemen einen Drehwinkelaufnehmer antreibt. Dadurch ist es möglich, die jeweilige Drehwinkelstellung der Spindel festzustellen, ohne daß hierfür an dieser eigene Antriebselemente vorzusehen sind.In an embodiment of the invention, it is seated on the second driven toothed belt pulley a first measuring toothed belt pulley which has a rotary angle sensor via a fourth toothed belt drives. This makes it possible to determine the respective angle of rotation of the spindle, without having to provide drive elements of its own for this purpose.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen: Figur 1 eine Ansicht des Zahnriemengetriebes und Figur 2 einen Schnitt längs der geknickten Linie II-II nach Figur 1.Further advantageous refinements of the invention emerge from the following description of an embodiment. In the drawing show: Figure 1 is a view of the toothed belt drive and Figure 2 is a section along the bent line II-II according to Figure 1.

Auf einer Motorwelle 1 nicht näher dargestellten Gleichstrommotors sitzt eine Motor-Zahnriemenscheibe 2.On a motor shaft 1, not shown in detail DC motor there is a motor toothed belt pulley 2.

In einem Getriebegehäuse 3 ist an Kugellagern 4 eine erste Welle 5 und an Kugellagern 6 eine zweite Welle 7 angeordnet. Beide Wellen 5 und 7 liegen parallel.In a gear housing 3 is a ball bearings 4 first Shaft 5 and a second shaft 7 on ball bearings 6. Both waves 5 and 7 are parallel.

Auf der ersten Welle 1 ist mittels Kugellagern 8 eine erste Antriebs-Zahnriemenscheibe 9 gelagert.A first drive toothed belt pulley is mounted on the first shaft 1 by means of ball bearings 8 9 stored.

Diese ist mittels einer elektromagnetischen ersten Kupplung 10 an die Welle 5 drehfest ankuppelbar.This is on by means of an electromagnetic first clutch 10 the shaft 5 rotatably coupled.

Auf der Welle 5 ist mittels Kugellagern 11 eine zweite Untersetzungs-Zahnriemenscheibe 12 gelagert. Diese ist mittels einer zweiten elektromagnetischen Schaltkupplung 13 ebenfalls an die Welle 5 ankuppelbar.A second reduction toothed belt pulley is mounted on the shaft 5 by means of ball bearings 11 12 stored. This is by means of a second electromagnetic clutch 13 can also be coupled to the shaft 5.

Zwischen den Zahnriemenscheiben 9 und 12 sitzt drehfest auf der Welle 5 eine erste Abtriebs-Zahnriemenscheibe 14.Between the toothed belt pulleys 9 and 12 is seated in a rotationally fixed manner on the shaft 5 a first driven toothed belt pulley 14.

Auf der zweiten Welle 7 ist mittels Kugellagern 15 eine zweite Antriebs-Zahnriemenscheibe 16 gelagert.A second drive toothed belt pulley is mounted on the second shaft 7 by means of ball bearings 15 16 stored.

Diese ist mittels einer dritten elektromagnetischen Schaltkupplung 17 an die Welle 7 ankuppelbar. Außerdem sitzt auf der Welle 7 eine erste Untersetzungs-Zahnriemenscheibe 18.This is by means of a third electromagnetic clutch 17 can be coupled to the shaft 7. In addition, a first reduction toothed belt pulley is seated on the shaft 7 18th

Die Zahnriemenscheiben 2, 9 und 16 sind in einer Ebene im Dreieck (vgl. Figur 1) angeordnet. Um sie ist ein erster Zahnriemen 19 gelegt. Die Zahnriemenscheiben 2, 9 und 16 weisen den gleichen Durchmesser auf, so daß sich zwischen ihnen eine Übersetzung 1:1 ergibt.The toothed belt pulleys 2, 9 and 16 are in a plane in a triangle (see FIG. 1) arranged. A first toothed belt 19 is placed around them. The timing belt pulleys 2, 9 and 16 have the same diameter, so that between them a The ratio is 1: 1.

Um die Zahnriemenscheiben 12 und 18 ist ein dritter Zahnriemen 20 gelegt. Der Durchmesser der Zahnriemenscheibe 18 ist kleiner als der Durchmesser der Zahnriemenscheibe 16. Der Durchmesser der Zahnriemenscheibe 12 ist größer als der Durchmesser der Zahnriemenscheibe 18. Im Ausführungsbeispiel ergibt sich eine Untersetzung von 1s4.Around the toothed belt pulleys 12 and 18 is a third toothed belt 20 placed. The diameter of the toothed belt pulley 18 is smaller than the diameter the toothed belt pulley 16. The diameter of the toothed belt pulley 12 is greater than the diameter of the toothed belt pulley 18. In the exemplary embodiment, there is one Reduction of 1s4.

Auf einer Spindel 21, die eine nicht näher dargestellte Werkzeugspanneinrichtung einer Werkzeugmaschine trägt, ist eine zweite Abtriebs-Zahnriemenscheibe 22 befestigt. Um diese und die erste Abtriebs-Zahnriemenscheibe 14 ist ein zweiter Zahnriemen 23 gelegt-.On a spindle 21, which is a tool clamping device not shown in detail a machine tool, a second output toothed belt pulley 22 is attached. Around this and the first output toothed belt pulley 14 is a second toothed belt 23 laid-.

Die Zahnriemen 19, 20 und 23 sind jeweils zur Schlupfverminderung geteilt.The toothed belts 19, 20 and 23 are each used to reduce slip divided.

An der Zahnriemenscheibe 22 ist eine erste Meß-Zahnriemenscheibe 24 befestigt, die über einen vierten Zahnriemen 25 eine zweite Meß-Zahnriemenscheibe 26 antreibt. An deren Achse sitzt ein nicht näher dargestellter Drehwinkelaufnehmer.A first measuring toothed belt pulley 24 is located on the toothed belt pulley 22 attached, which via a fourth toothed belt 25, a second measuring toothed belt pulley 26 drives. A rotation angle sensor (not shown) sits on its axis.

Die Durchmesser der Abtriebs-Zähnriemenscheiben 14 und 22 sind gleich groß und wenig größer als die Durchmesser der Zahnriemenscheiben 2, 9 bzw. 16.The diameters of the output toothed belt pulleys 14 and 22 are the same large and slightly larger than the diameter of the toothed belt pulleys 2, 9 or 16.

Zur Einstellung der Spannung der Zahnriemen sind die Wellen 5 und 7 bzw, deren Kugellager an exzentrischen Buchsen 3' bzw. 3" des Getriebegehäuses 3 gelagert. Der Motor bzw. dessen Welle 1 ist an einem nicht näher dargestellten Verstellschlitten zur Riemenspannung verstellbar.To adjust the tension of the toothed belts, shafts 5 and 7 or, their ball bearings eccentric bushings 3 'or 3 "des Gear housing 3 stored. The motor or its shaft 1 is no closer to one Adjusting slide shown for belt tension adjustable.

Die Arbeitsweise des beschriebenen Zahnriemengetriebes ist etwa folgende: Läuft der Motor und sind alle Sohaltkupplungen 10, 13 und 17 abgeschaltet, dann drehen sich außer der Zahnriemenscheibe 2 lediglich die Zahnriemenscheiben 9 und 16. Die Spindel 21 steht still.The mode of operation of the toothed belt drive described is roughly as follows: If the engine is running and all brake clutches 10, 13 and 17 are switched off, then apart from the toothed belt pulley 2, only the toothed belt pulleys 9 and 12 rotate 16. The spindle 21 stands still.

Wird die Kupplung 10 eingeschaltet, dann nimmt die Zahnriemenscheibe 9 die Welle 5 mit. Dadurch werden über die Zahnriemenscheibe 14 der Zahnriemen 23 und die Zahnriemenscheibe 22 mit der Zahnriemenscheibe 25 mitgenommen. Die Spindel dreht sich mit der gleichen Drehzahl wie der Motor und der Drehwinkelaufnehmer erfaßt den Drehwinkel.If the clutch 10 is switched on, then the toothed belt pulley takes 9 the shaft 5 with. As a result, the toothed belt 23 and the toothed belt pulley 22 is carried along with the toothed belt pulley 25. The spindle rotates at the same speed as the motor and the rotation angle sensor detects the angle of rotation.

Wird die Schaltkupplung 10 abgeschaltet und werden die Schaltkupplungen 13 und 17 eingeschaltet, dann nimmt die Zahnriemenscheibe 16 die Welle 7 mit.If the clutch 10 is switched off and the clutches 13 and 17 switched on, then the toothed belt pulley 16 takes the shaft 7 with it.

Diese treibt über die Zahnriemenscheibe 18 und den Zahnriemen 20 die Zahnriemenscheibe 12 an. Diese dreht sich im Ausführungsbeispiel mit einer Drehzahl, die um den Faktor 4 niedriger als die Drehzahl des Motors ist. Über die eingeschaltete Kupplung 13 wird die Welle 5 mitgenommen, wodurch über die Zahnriemen- scheibe 14, den Zahnriemen 23 und die Zahnriemenscheibe l2 die Spindel 21 angetrieben ist, Soll die Spindel 21 beispielsweise auf Drehzahlen zwischen 40 und 4000 Upm eingestellt werden können, dann wird bei der genannten Untersetzung von 1:4 ein Gleichstrommotor mit einer zwischen 160 und 4000 Upm einstellbaren Drehzahl verwendet. Im gewünschten Drehzahlbereich zwischen 40 und 1000 Upm der Spindel 21 sind die Kupplungen 13 und 17 eingeschaltet. Die Kupplung 10 ist abgeschaltet, so daß mit der Untersetzung gearbeitet wird. Bei einer gewünschten Drehzahl der Spindel 21 zwischen 1000 und 4000 Upm wird die Kupplung 10 eingeschaltet und die Kupplungen 13 und 17 werden abgeschaltet, so daß mit der Übersetzung 1:1 gearbeitet wird.This drives the toothed belt pulley 18 and the toothed belt 20 Toothed belt pulley 12. In the exemplary embodiment, this rotates at a speed which is lower by a factor of 4 than the speed of the motor. About the switched on Coupling 13, the shaft 5 is taken along, whereby the toothed belt disc 14, the toothed belt 23 and the toothed belt pulley l2 the spindle 21 is driven, If the spindle 21 is to be set, for example, to speeds between 40 and 4000 rpm can be, then with the mentioned reduction of 1: 4 a DC motor is used used with a speed adjustable between 160 and 4000 rpm. In the desired The speed range between 40 and 1000 rpm of the spindle 21 are the clutches 13 and 17 switched on. The clutch 10 is switched off, so that with the reduction is being worked on. At a desired speed of the spindle 21 between 1000 and 4000 rpm, the clutch 10 is switched on and the clutches 13 and 17 are switched off so that the ratio 1: 1 is used.

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Claims (1)

Ansprüche 1. Zweistufig schaltbares Zahnriemengetriebe zum trieb der Spindel einer Werkzeug- oder Bearbeitungsmaschine mittels eines Elektromotors, insbesondere Gleichstrommotors, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Zahnriemen (19) um eine Motor-Zahnriemenscheibe (2) der Motorwelle (1), um eine erste Antriebs-Zahnriemenscheibe (9) welche auf einer ersten Welle (5) gelagert ist, und um eine zweite Antriebs-Zahnriemenscheibe (16) liegt, welch. auf einer zweiten Welle (7) gelagert ist, daß auf der ersten Welle (5) eine erste Abtriebs-Zahnriemenscheibe (14) sitzt, um die und um eine zweite Abtriebs-Zahnriemenscheibe (22), die die Spindel (21) trägt, ein zweiter Zahnriemen (23) liegt, daß auf der zweiten Welle (7) eine erste Untersetzungs Zahnriemenscheibe (18) sitzt und auf der ersten Welle (5) eine zweite Untersetzungs-Zahnriemenscheibe (12) gelagert ist und um beide Untersetzungs-Zahnriemenscheiben (18, 12) ein dritter Zahnriemen (20) liegt, wobei der Durchmesser der ersten Untersetzungs-Zahnriemenscheibe (18) kleiner als der der zweiten Untersetzungs-Zannriemenscheibe (12) ist, und daß an der ersten Welle (5) zwei Schaltkupplungen (10, 13) vorgesehen sind, die mit der ersten Abtriebs-Zahnriemenscheibe (14) entweder die erste Antriebs-Zahnriemenscheibe (9) oder die zweite Untersetzungs-Zahnriemenscheibe (12) koppeln, 2. Zabziriemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der zweiten Welle (7) eine weitere Schaltkupplung (17) angeordnet ist, 3. Zahnriemengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zahnriemen (19) um die Motor-Zahnriemenscheibe (2), die erste Äzitriebs-Zahnriemenscheibe (9) und die zweite Antriebs-Zahnriemenscheibe (16) dreieckförmig verläuft. Claims 1. Two-stage switchable toothed belt drive to drive the spindle of a machine tool or processing machine by means of an electric motor, in particular DC motor, characterized in that a first toothed belt (19) around a motor toothed belt pulley (2) of the motor shaft (1) around a first drive toothed belt pulley (9) which is mounted on a first shaft (5), and around a second drive toothed belt pulley (16) lies which. is mounted on a second shaft (7) that on the first Shaft (5) a first driven toothed belt pulley (14) sits around and around a second Output toothed belt pulley (22), which carries the spindle (21), a second toothed belt (23) is that on the second shaft (7) a first reduction toothed belt pulley (18) sits and a second reduction toothed belt pulley on the first shaft (5) (12) is mounted and a third one around both reduction toothed belt pulleys (18, 12) Toothed belt (20) lies, the diameter of the first reduction toothed belt pulley (18) is smaller than that of the second reduction timing pulley (12), and that on the first shaft (5) two clutches (10, 13) are provided, which with of the first driven toothed belt pulley (14) either the first drive toothed belt pulley (9) or couple the second reduction toothed belt pulley (12), 2. Zabziriemgetriebes according to claim 1, characterized in that on the second Shaft (7) another clutch (17) is arranged, 3rd toothed belt drive according to claim 1 or 2, characterized in that the first toothed belt (19) to the motor toothed belt pulley (2), the first Äzittriebs toothed belt pulley (9) and the second drive toothed belt pulley (16) is triangular. 4. Zahnriemengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten Welle (5) die erste Abtriebs-Zahnriemenscheibe (14) zwischen der ersten Antriebs-Zahnriemenscheibe (9) und der zweiten Untersetzungs-Zahnriemenscheibe (12) liegt.4. Toothed belt drive according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the first output toothed belt pulley is on the first shaft (5) (14) between the first drive toothed belt pulley (9) and the second reduction toothed belt pulley (12) lies. 5. Zahnriemengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Motor-Zahnriemenscheibe (2) und der beiden Antriebs-Zahnriemenscheiben (9, 16) gleich groß sind.5. Toothed belt transmission according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the diameter of the motor toothed belt pulley (2) and the two Drive toothed belt pulleys (9, 16) are of the same size. 6. Zahnriemengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der beiden Abtriebs-Zahnriemenscheiben (14, 22) gleich groß sind.6. Toothed belt drive according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the diameter of the two output toothed belt pulleys (14, 22) are the same size. 7. Zalinriemengetriebe nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der ersten Untersstzungs-Zahnriemenscheibe (18) kleiner als der der zweiten Antriebs-Zahnriemenscheibe (16) ist.7. Timing belt drive according to one of the going Claims, characterized in that the diameter of the first reduction toothed belt pulley (18) is smaller than that of the second drive toothed belt pulley (16). 8. Zahnriemengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der zweiten Abtriebs-Zahnriemenscheibe (22) eine erste Meß-Zahnriemenscheibe (24) sitzt, die Uber einen vierten Zahnriemen (25) einen Drehwinkelaufnehmer antreibt,8. Toothed belt transmission according to one of the preceding claims, characterized characterized in that on the second output toothed belt pulley (22) a first measuring toothed belt pulley (24) sits, which drives a rotation angle sensor via a fourth toothed belt (25),
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4862766A (en) * 1986-10-01 1989-09-05 Zinser Textilemaschinen Gmbh Device for driving a can plate of a spinning preparation machine
DE4325637C1 (en) * 1993-07-30 1994-11-24 Niles Simmons Industrieanlagen Drive device for the rotary feed of the spindle of machine tools

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