EP0027224B1 - Centric-chucking device for workpieces - Google Patents

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EP0027224B1
EP0027224B1 EP80106030A EP80106030A EP0027224B1 EP 0027224 B1 EP0027224 B1 EP 0027224B1 EP 80106030 A EP80106030 A EP 80106030A EP 80106030 A EP80106030 A EP 80106030A EP 0027224 B1 EP0027224 B1 EP 0027224B1
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clamping
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jaws
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Georg Fischer AG
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    • B25B5/14—Clamps for work of special profile
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

A clamping apparatus includes jaws carried by a frame and movable toward each other to center and engage a workpiece by a lever and linkage arrangement which operates quickly. The workpiece is then firmly clamped by a rope which extends from the frame around the workpiece at least 360 DEG and through a gripping device. The gripping device is urged toward the gripping position by a spring.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung zum zentrischen Spannen von einen kreisförmigen Querschnitt unterschiedlicher Größe aufweisenden Werkstücken, beispielsweise von Rohren oder Fittings aus Kunststoff, mit zwei in radialer Richtung gleichzeitig zustellbaren, in einem Rahmengestell geführten Backen.The invention relates to a clamping device for the central clamping of workpieces having a circular cross section of different sizes, for example of pipes or fittings made of plastic, with two jaws which can be delivered simultaneously in the radial direction and are guided in a frame.

Bekannt ist beispielsweise eine Vorrichtung (CH-A-352 542) zum zentrischen Spannen von im Querschnitt kreisrunden Werkstücken, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß jeder Spannteil eine Fläche aufweist, die an einer Fläche des anderen Spannteiles anliegt und daß einer der Spannteile an einer zur Bewegungsrichtung des anderen Teiles schräg liegenden Fläche gleitend geführt ist, wobei die Verstellung eines Spannteiles mittels einer Spindel erfolgt. Müssen abwechslungsweise Werkstücke mit unterschiedlichem Durchmesser gespannt werden, sind zeitraubende Bewegungen der Spannteile mittels der Spindel erforderlich.For example, a device (CH-A-352 542) for concentrically clamping workpieces which are circular in cross section is known, which is characterized in that each clamping part has a surface which rests on a surface of the other clamping part and that one of the clamping parts on one for Direction of movement of the other part slanted surface is slidably guided, the adjustment of a clamping part is carried out by means of a spindle. If workpieces with different diameters have to be clamped alternately, time-consuming movements of the clamping parts by means of the spindle are required.

Als besonders nachteilig ist bei dieser, als auch bei den als Rohr-Schraubstöcke bekannten Spannvorrichtungen (z. B. DE-U-1 131 874 oder GB-A-775 111), daß das Werkstück umfangsmäßig nur an drei oder vier Stellen gehalten und durch die an diesen Stellen gegebene kurze Linienberührung hohe Flächenpressungen und Deformationen der Werkstücke insbesondere bei Rohren aus Kunststoff auftreten.It is particularly disadvantageous in this, as well as in the clamping devices known as tubular vices (e.g. DE-U-1 131 874 or GB-A-775 111) that the workpiece is held in three or four places only circumferentially Due to the short line contact at these points, high surface pressures and deformations of the workpieces occur, in particular in the case of pipes made of plastic.

Durch Verbreiterung der Spannbacken kann zwar die Flächenpressung verringert werden, dadurch wird jedoch der Anwendungsbereich der Spanneinrichtung z. B. zum Spannen von nur eine kurze zylindrische Partie aufweisenden Formstücken wie Winkel usw. eingeschränkt.By widening the jaws, the surface pressure can be reduced, but this increases the application area of the clamping device z. B. limited to clamping only a short cylindrical batch having fittings such as angles, etc.

Es sind zwar Spanneinrichtungen zum zentrischen Spannen mit an die Werkstücke angepaßten, meist halbkreisförmigen Spannbacken mit geringer Flächenpressung bekanntgeworden (z. B. DE-B-2 212 055), doch erfordern diese jeweils an die zu spannenden Werkstückdurchmesser angepaßte Spannbacken, was deren oftmaliges Umrüsten bedingt.Clamping devices for centric clamping with mostly semi-circular clamping jaws with low surface pressure adapted to the workpieces have become known (e.g. DE-B-2 212 055), but these require clamping jaws which are adapted to the workpiece diameter to be clamped, which often necessitates retooling conditionally.

Im weiteren Zusammenhang sind zwar zur Erreichung geringer spezifischer Spannbelastungen Spanneinrichtungen mit das Werkstück jeweils in einer Querschnittebene nur teilweise umfassenden Spannbändern bekanntgeworden (z. B. US-A-3661378, GB-A-860754, US-A-1 644 755), jedoch ist mit diesen Einrichtungen ein zentrisches Spannen von im Durchmesser unterschiedlichen runden Werkstücken nicht möglich.In the broader context, to achieve low specific clamping loads, clamping devices with clamping belts that only partially encompass the workpiece in each case in a cross-sectional plane have become known (e.g. US-A-3661378, GB-A-860754, US-A-1 644 755), however a centric clamping of round workpieces with different diameters is not possible with these devices.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Spanneinrichtung der eingangs genannten Art, mittels welcher auch Werkstücke mit kurzen zylindrischen Partien bei geringer Flächenpressung zwischen Spannmittel und Werkstück und bei kurzen Handhabungszeiten sicher, fest und in genauer zentrischen Lage gespannt werden können.The object of the present invention is to provide a clamping device of the type mentioned at the outset, by means of which workpieces with short cylindrical parts can be clamped safely, firmly and in a precisely central position with a low surface pressure between the clamping means and the workpiece and with short handling times.

Zur Lösung der Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale für die Erfindung vorgesehen.To achieve the object, the design features specified in the characterizing part of claim 1 are provided for the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich nach den weiteren Ansprüchen.Preferred embodiments result from the further claims.

Da bei der Zentrierung des Werkstückes kein nennenswerter Druck auf das Werkstück entsteht, können Backen mit schmalen Zentrierungsflächen verwendet werden, ohne daß hohe spezifische Flächenpressungen auftreten, wobei die Schnellverstellung der Backen ein rasches Zentrieren der Werkstücke auch bei abwechselnd unterschiedlichen Werkstückdurchmessern ermöglicht. Die Werkstückspannung erfolgt gleichmäßig am gesamten Umfang des Werkstückes mittels des biegsamen Spannelementes bei geringen spezifischen Flächenpressungen. Das als Seil ausgebildete Spannelement ermöglicht eine schmale Bauweise der Spanneinrichtung, wobei durch dessen Führung in Ausnehmungen der Zentrierbacken ein Verschieben quer zur Spannrichtung verhindert wird, so daß auch bei auf das Werkstück wirkenden axialen Kräften eine sichere Spannung des Werkstückes gewährleistet ist.Since there is no significant pressure on the workpiece when centering the workpiece, jaws with narrow centering surfaces can be used without high specific surface pressures, the quick adjustment of the jaws allowing the workpiece to be centered quickly, even with alternately different workpiece diameters. The workpiece is clamped evenly over the entire circumference of the workpiece by means of the flexible clamping element with low specific surface pressures. The tensioning element designed as a rope enables a narrow construction of the tensioning device, whereby its guiding in recesses in the centering jaws prevents displacement transverse to the tensioning direction, so that a secure tensioning of the workpiece is ensured even with axial forces acting on the workpiece.

Durch die leichte Einhängbarkeit des Seiles und dessen Anklemmbarkeit am Spannhebel können auch im Durchmesser stark unterschiedliche Werkstücke rasch gespannt werden, wobei durch den Federzug des Spannhebels jeweils eine annähernd gleich starke, festlegbare Spannkraft gewährleistet ist.Due to the easy hook-in of the rope and its ability to be clamped on the clamping lever, workpieces with widely differing diameters can be clamped quickly, whereby the clamping lever is spring-loaded, ensuring an approximately equally strong, definable clamping force.

Ein kurzzeitiges Lösen der Spannkraft zum Nachjustieren des eingespannten Rohres bzw. Fittings ist mittels des einen Handgriff aufweisenden Spannhebels durch eine einfache Betätigung rasch möglich.A brief release of the clamping force for readjustment of the clamped pipe or fitting is quickly possible by means of the clamping lever which has a handle by a simple actuation.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

  • Fig. 1 eine Vorderansicht einer Spannvorrichtung, teilweise im Schnitt,
  • Fig. 2 eine Draufsicht von Fig. 1,
  • Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Teilansicht mit dem Spannhebel von Fig. 1.
The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown in the drawing. It shows
  • 1 is a front view of a clamping device, partly in section,
  • 2 is a plan view of FIG. 1,
  • 3 is a perspective view of a partial view with the clamping lever of FIG. 1st

In einem Rahmengestell 1 sind zwei symmetrisch ausgebildete Backen 2, 2a horizontal verschiebbar angeordnet und in Führungen 3 genau geführt. An jedem der Backen 2, 2a ist ein Hebel 4, 4a gelenkig befestigt, welcher jeweils mit einem weiteren Gelenkhebel 5, 5a mit je einer im Rahmengestell 1 gelagerten Welle 6, 6a wirkverbunden ist. An jeder der beiden Wellen 6, 6a ist ein Zahnrad 7, 7a befestigt, wobei beide Zahnräder 7, 7a zusammen kämmen. An einer Welle 6 ist drehfest ein Handhebel 8 angeordnet. Die Hebel 4, 4a, die Gelenkhebel 5, 5a, Wellen 6, 6a, Zahnräder 7, 7a und der Handhebel 8 bilden eine Schnellverstellvorrichtung 9 für eine gleichzeitige Zu- bzw. Aufbewegung der als Zentriervorrichtung 10 ausgebildeten Backen 2, 2a. Die Backen 2, 2a weisen v-förmig angeordnete Zentrierflächen 11 auf und ermöglichen die Zentrierung bei gleichbleibender Mittellage von Werkstücken 12 mit einem großen Bereich unterschiedlicher Durchmesser. Zur Erweiterung dieses Bereiches sind die Backen 2, 2a gegen eine kleinere oder größere Ausführungsart leicht auswechselbar.In a frame 1, two symmetrically designed jaws 2, 2a are horizontally displaceable and precisely guided in guides 3. A lever 4, 4a is articulated to each of the jaws 2, 2a and is operatively connected to a further articulated lever 5, 5a, each with a shaft 6, 6a mounted in the frame 1. A gear wheel 7, 7a is fastened to each of the two shafts 6, 6a, the two gear wheels 7, 7a meshing together. On a shaft 6, a hand lever 8 is rotatably arranged. The levers 4, 4a, the articulated levers 5, 5a, shafts 6, 6a, gear wheels 7, 7a and the hand lever 8 form a quick adjustment device 9 for simultaneous movement of the jaws 2, 2a designed as a centering device 10. The Jaws 2, 2a have centering surfaces 11 arranged in a V-shape and enable centering with a constant central position of workpieces 12 with a large range of different diameters. To expand this area, the jaws 2, 2a are easily exchangeable for a smaller or larger design.

Für die Spannung des Werkstückes 12 ist eine getrennt von der Zentriervorrichtung 10 arbeitende Spannvorrichtung 13 mit einem biegsamen Spannelement 14 am Rahmengestell 1 angeordnet. Das biegsame Spannelement kann ein Band oder ein Seil 14, vorzugsweise ein Stahldrahtseil sein, welches mit einem Ende mit einem daran befestigten Bolzen 15 an einer Seite des Rahmengestells 1 einhängbar ist. Das Seil 14 kann auch aus gereckten Kunststoff- oder Glas-Fasern wie z. B. aus Polyamid, Polyäthylenterephtalat (Terylene), Polyamid (Perlon, Nylon) oder aus aromatischem Polyamid (Kevlar) hergestellt sein. An der gegenüberliegenden Seite des Rahmengestells 1 ist ein Spannhebel 16 um eine Achse 17 schwenkbar befestigt, welcher ein als runde Scheibe ausgebildetes Klemmstück 18 mit einer am Umfang angeordneten Führungsnute 19 aufweist. Am oberen Hebelarm des Spannhebels 16 ist ein um eine Achse 20 schwenkbarer Klemmhebel 21 befestigt, dessen unteres Ende mit einer Nute 22 versehen unmittelbar über dem Klemmstück 18 zu liegen kommt. (Siehe auch Fig. 3.)For the clamping of the workpiece 12, a clamping device 13, which operates separately from the centering device 10, is arranged on the frame 1 with a flexible clamping element 14. The flexible tensioning element can be a band or a rope 14, preferably a steel wire rope, which can be suspended at one end with a bolt 15 attached to it on one side of the frame 1. The rope 14 can also be made of stretched plastic or glass fibers such. B. made of polyamide, polyethylene terephthalate (terylene), polyamide (Perlon, nylon) or aromatic polyamide (Kevlar). On the opposite side of the frame 1, a clamping lever 16 is pivotally attached about an axis 17, which has a clamping piece 18 designed as a round disk with a guide groove 19 arranged on the circumference. On the upper lever arm of the tensioning lever 16, a clamping lever 21 which is pivotable about an axis 20 is fastened, the lower end of which, provided with a groove 22, comes to lie directly above the clamping piece 18. (See also Fig. 3.)

Führungsnute 19 und Nute 22 weisen im Querschnitt eine dem Seil 14 entsprechende Form auf. Spannhebel 16 und Klemmhebel 21 sind zu deren Betätigung mit je einem Handgriff 23 bzw. 24 versehen.Guide groove 19 and groove 22 have a shape corresponding to the cable 14 in cross section. Clamping levers 16 and clamping levers 21 are provided with a handle 23 and 24 for actuation thereof.

Am unteren Hebelarm des Spannhebels 16 ist eine Zugfeder 25 eingehängt, welche mit ihrem anderem Ende so am Rahmengehäuse angelenkt ist, daß auf das oberhalb der Achse 17 zwischen Klemmstück 18 und Klemmhebel 21 eingeklemmte Seil 14 eine Zugwirkung entgegen dem mittels des Bolzens 15 eingehängten Seilende ausgeübt wird.On the lower lever arm of the tensioning lever 16, a tension spring 25 is suspended, which is articulated at its other end to the frame housing in such a way that on the rope 14 clamped above the axis 17 between the clamping piece 18 and the clamping lever 21, a tensile effect is exerted against the rope end suspended by means of the bolt 15 becomes.

Die Backen 2, 2a weisen an ihren Zentrierflächen 11 und den oberen Umfangsflächen 26 Ausnehmungen 27 auf, in welchen das Seil 4 geführt und gegen Verschieben in senkrechte Richtung zur Spannebene gehalten ist.The jaws 2, 2a have on their centering surfaces 11 and the upper peripheral surfaces 26 recesses 27, in which the cable 4 is guided and held against displacement in the vertical direction to the clamping plane.

Der Spannvorgang eines im Querschnitt runden Werkstückes mittels der vorgängig beschriebenen Einrichtung ist wie folgt:The clamping process of a workpiece with a round cross section by means of the device described above is as follows:

Die beiden Backen 2 und 2a werden durch Hochschwenken des Handhebels 8 entsprechend dem Pfeil 30 soweit geöffnet, daß das Werkstück 12 von oben oder in aixaler Richtung zwischen die Backen eingelegt werden kann. Das Seil 14 muß dabei unterhalb des Werkstükkes und seitlich in den Ausnehmungen 27 der Backen 2, 2a liegen. Durch Abwärtsschwenken entgegen dem Pfeil 30 des Handhebels 8 werden die Backen 2, 2a gleichmäßig bis zur Anlage der Zentrierflächen 11 am Werkstück 12 zusammengefahren, wodurch das Werkstück in einer zentrischen Lage fixiert wird. Ist die Schnellverstelleinrichtung 9 dabei selbsthemmend und mit geringem Spiel ausgebildet, kann auf eine zusätzliche, weiter nicht dargestellte Festklemmung der Backen 2, 2a z. B. in den Führungen 3 verzichtet werden. Ist jedoch eine Klemmeinrichtung vorhanden, muß diese vor dem Spannvorgang betätigt werden.The two jaws 2 and 2a are opened by swiveling the hand lever 8 according to the arrow 30 to such an extent that the workpiece 12 can be inserted between the jaws from above or in the aixal direction. The rope 14 must lie below the workpiece and laterally in the recesses 27 of the jaws 2, 2a. By pivoting downward against the arrow 30 of the hand lever 8, the jaws 2, 2a are moved together evenly until the centering surfaces 11 abut the workpiece 12, as a result of which the workpiece is fixed in a central position. If the quick adjustment device 9 is designed to be self-locking and with little play, an additional, not shown clamping of the jaws 2, 2a can be performed, for example. B. in the guides 3 are omitted. However, if a clamping device is available, it must be operated before the clamping process.

Anschließend wird das Seil 14 durch Kreuzen um das Werkstück 12 geschlungen, so daß es dieses mindestens um 360° umfaßt und das eine Ende mittels des Bolzens 15 an einer Seite des Rahmengestells 1 eingehängt ist. Mit dem anderen Ende wird das Seil 14 so weit nachgezogen, daß es am Werkstück 12 anliegt und gleichzeitig in den Ausnehmungen 27 der Backen 2,2a axial geführt ist.Subsequently, the rope 14 is looped around the workpiece 12 so that it encompasses it at least by 360 ° and one end is suspended on one side of the frame 1 by means of the bolt 15. With the other end, the rope 14 is tightened so far that it lies against the workpiece 12 and at the same time is axially guided in the recesses 27 of the jaws 2,2a.

Danach wird der Spannhebel 16 durch Betätigung am Handgriff 23 in Richtung des Pfeils 28 verschwenkt, wodurch die Zugfeder 25 vorgespannt wird. In dieser Stellung des Spannhebels 16 wird das Seil 14 in die Führungsnute 19 des Klemmstückes 18 gelegt und durch eine Schwenkbewegung des Klemmhebels 21 in Richtung des Pfeils 29 am Spannhebel 16 angeklemmt.Then the tensioning lever 16 is pivoted in the direction of arrow 28 by actuation on the handle 23, as a result of which the tension spring 25 is pretensioned. In this position of the tensioning lever 16, the cable 14 is placed in the guide groove 19 of the clamping piece 18 and clamped on the tensioning lever 16 by a pivoting movement of the clamping lever 21 in the direction of arrow 29.

Die Klemmwirkung ist selbsthemmend, da durch die Zugkraft am Seil 14 - erzeugt durch die Kraft der vorgespannten Zugfeder 25 - zwischen dem Klemmhebel 21, dem Seil 14 und dem Klemmstück 18 eine Keilwirkung entsteht. Zum Nachjustieren des Werkstückes z. B. in aixaler Richtung kann die Werkstückspannung kurzzeitig gelöst werden, was durch Verschwenken des Spannhebels 16 in Richtung des Pfeils 28 erfolgt.The clamping effect is self-locking, since the tensile force on the rope 14 - generated by the force of the prestressed tension spring 25 - creates a wedge effect between the clamping lever 21, the rope 14 and the clamping piece 18. To readjust the workpiece z. B. in the aixal direction, the workpiece clamping can be released briefly, which is done by pivoting the clamping lever 16 in the direction of arrow 28.

Soll das Werkstück wieder aus der Spänneinrichtung herausgenommen werden, wird ebenfalls zuerst das Seil 14, wie vorangehend beschrieben, gelockert und durch Verschwenken des Klemmhebels 21 entgegen der Pfeilrichtung 29 die Seilklemmung gelöst. Nach Lösen des anderen Seilendes vom Rahmengestell 1 wird die Seilumschlingung am Werkstück durch Zurückkreuzen des Seils gelöst. Anschließend können die Backen 2, 2a nach Lösen deren Festklemmung durch Hochschwenken des Handhebels auseinandergefahren werden und das Werkstück herausgenommen werden.If the workpiece is to be removed from the clamping device again, the cable 14 is first loosened, as described above, and the cable clamp is released by pivoting the clamping lever 21 against the arrow direction 29. After loosening the other end of the rope from the frame 1, the rope wrap on the workpiece is released by crossing the rope back. Then the jaws 2, 2a can be moved apart after loosening their clamping by swinging up the hand lever and the workpiece can be removed.

Mit Hilfe von zwei erfindungsgemäß ausgebildeten Spanneinrichtungen, von denen jede auf einem Schlitten über einer gemeinsamen Führungsbahn hin- und herbewegbar ist, können nunmehr vorteilhafterweise kreisförmige Werkstücke mit unterschiedlichem Durchmesser, insbesondere Kunststoffrohre oder Fittinge, auf einfache Weise genau zentrisch gespannt, koaxial zueinander bewegt und miteinander verschweißt werden.With the help of two clamping devices designed according to the invention, each of which can be moved back and forth on a slide over a common guideway, circular workpieces with different diameters, in particular plastic pipes or fittings, can now advantageously be clamped precisely in a simple manner, moved coaxially to one another and with one another be welded.

Durch die Verteilung der Spannkraft auf den gesamten Werkstückumfang mittels eines relativ dünnen Seils aus Stahldraht oder Kunststoff wird eine schmale Bauweise der gesamten Spanneinrichtung erreicht, wodurch auch Fittings mit kurzen zylindrischen Partien einwandfrei zentrisch gespannt werden können.By distributing the clamping force over the entire workpiece circumference by means of a relatively thin steel wire or plastic rope, a narrow construction of the entire clamping device is achieved, so that fittings with short cylindrical parts are also flawless can be freely centered.

Claims (14)

1. Clamping device for the central clamping of workpieces (12) with a circular cross-section of varying sizes, for example pipes and fittings made of plastics, having two jaws (2, 2a) introduced in a frame (1) and simultaneously closable in a radial direction, characterised in that the jaws (2, 2a), which are formed as a centering device (10), are provided with a quick-adjustment device (9), and in that a flexible clamping element (14) enclosing the workpiece (12) by at least 360° is provided as a clamping arrangement (13).
2. Clamping device according to claim 1, characterised in that the clamping element (14) is a cable (14).
3. Clamping device according to claim 2, characterised in that the cable (14) is guided into recesses (27) of the jaws (2, 2a).
4. Clamping device according to claim 2 or 3, characterised in that one end of the cable (14) is suspendable on one side of the frame (1) in such a manner as to be easily removable.
5. Clamping device according to one of the claims 2 to 4, characterised in that the cable (14) can be tensioned by means of a tensioning lever (16) pivotable by spring pressure.
6. Clamping device according to claim 5, characterised in that the cable (14) can be clamped to the tensioning lever (16) over the length necessary to correspond to the diameter of the workpiece.
7. Clamping device according to claim 6, characterised in that the tensioning lever (16) comprises a pivotable clamping lever (21) and a clamping piece (18) provided with a guide groove (19), and the cable (14) is arranged in such a manner as to be clampable between the clamping lever (21) and the clamping piece (18).
8. Clamping device according to claims 5 and 7, characterised in that the tensioning lever (16) and the clamping lever (19) each comprise a hand grip (23, 24).
9. Clamping device according to claim 1 or one of the claims 2 to 8, characterised in that the quick-adjustment arrangement (19) is operable by means of a hand lever (8) connected in such a manner as to be unrotatable to a shaft (6), the shaft (6) being operatively connected to the jaws (2, 2a) forthe purpose of even displacement.
. 10. Clamping device according to claim 9, characterised in that there is provided for the displacement of each jaw (2, 2a) a shaft (6, 6a), which are rotationally connected to each other by toothed wheels (7, 7a) secured to the shafts (6, 6a).
11. Clamping device according to claim 10, characterised in that there is regidly arranged on each shaft (6, 6a) a hinged lever (5, 5a), which is in hinged connection to respectively one jaw (2, 2a) by means of respectively one lever (4, 4a).
12. Clamping device according to one of the claims 1 to 11, characterised in that the jaws (2, 2a) can be clamped securely to the frame (1).
13. Claiming device according to claim 2, characterised in that the cable (14) is a steel-wire cable.
14. Clamping device according to claim 2, characterised in that the cable (14) consists of spun plastics fibres or glass fibres.
EP80106030A 1979-10-11 1980-10-04 Centric-chucking device for workpieces Expired EP0027224B1 (en)

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