WO1988006684A1 - Lockable clamping cylinder-piston unit - Google Patents

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WO1988006684A1
WO1988006684A1 PCT/EP1988/000057 EP8800057W WO8806684A1 WO 1988006684 A1 WO1988006684 A1 WO 1988006684A1 EP 8800057 W EP8800057 W EP 8800057W WO 8806684 A1 WO8806684 A1 WO 8806684A1
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WO
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piston
locking
wedge
clamping
cylinder
Prior art date
Application number
PCT/EP1988/000057
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German (de)
French (fr)
Inventor
Karel Chromik
Original Assignee
H. Bieri Ag Maschinenfabrik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by H. Bieri Ag Maschinenfabrik filed Critical H. Bieri Ag Maschinenfabrik
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/26—Locking mechanisms
    • F15B15/261—Locking mechanisms using positive interengagement, e.g. balls and grooves, for locking in the end positions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/24—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/30—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using fluid-pressure means in the chuck
    • B23B31/302—Hydraulic equipment, e.g. pistons, valves, rotary joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B1/00—Vices
    • B25B1/06—Arrangements for positively actuating jaws
    • B25B1/18—Arrangements for positively actuating jaws motor driven, e.g. with fluid drive, with or without provision for manual actuation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B5/00—Clamps
    • B25B5/06—Arrangements for positively actuating jaws
    • B25B5/061—Arrangements for positively actuating jaws with fluid drive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B5/00—Clamps
    • B25B5/06—Arrangements for positively actuating jaws
    • B25B5/08—Arrangements for positively actuating jaws using cams
    • B25B5/087—Arrangements for positively actuating jaws using cams actuated by a hydraulic or pneumatic piston
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/30—Mounting, exchanging or centering
    • B29C33/305—Mounting of moulds or mould support plates

Definitions

  • the invention relates to a pressurized fluid lockable clamping cylinder-piston unit with a housing, soft connections for supplying the clamping cylinder-piston unit with pressurized fluid and an installation opening in which a space is formed in which a clamping piston is slidably arranged, one in the said space delimits the pressure fluid-receiving cylinder space, the cylinder space being connected to one of the pressure fluid connections.
  • Clamp systems similar to a collet which act directly on a piston rod which applies the clamping force.
  • Systems with threaded spindles are also known, which run with the piston and are prevented from rotating by means of a brake for locking the piston.
  • the object of the invention is to provide such a piston and clamping cylinder unit for applying relatively large forces to the object to be held, which can maintain the clamping force permanently even when depressurized and decoupled from the pressure supply system.
  • a further space is formed in the housing, in which a locking block is slidably arranged, which divides the further space into two cylinder chambers, the one cylinder chamber with a further pressure fluid connection and the other
  • Cylinder chamber is connected to the first-mentioned pressure fluid connection, so that pressure fluid can be applied to the cylinder space of the tensioning piston and the other cylinder chamber of the locking piston, and that means for locking the tensioning piston in the depressurized state are arranged in the housing between the tensioning piston and the locking piston.
  • which means have a locking wedge which can be actuated by the locking piston and whose wedge surfaces cooperate with counter-wedge surfaces on the tensioning piston and on the housing and to lock the tensioning piston in a pressurized state after the tensioning and locking process has taken place.
  • the clamping cylinder-piston unit according to the invention has the particular advantage that no precautions have to be taken on the pressure fluid supply side in order to prevent the piston from retreating. Elaborate pressure holding systems, combined with appropriate safety warning devices, are completely eliminated, since the tensioning piston remains locked in a form-fitting manner.
  • the unit is structurally simple and reliable and can be built without great manufacturing effort, e.g. with regard to accuracy (tolerances). Another major advantage is that virtually everyone involved in the power transmission and locking
  • the unit according to the invention can be built compactly and thereby space-saving, the outer contour of the housing being able to be designed according to the respective installation requirements, e.g. is provided with appropriate management and holding agents.
  • the unit according to the invention that the tensioning and wedging of the tensioning piston runs practically without a setting process during or after the removal of the tensioning pressure, which is of the greatest importance for all tensioning or clamping processes, especially in extremely rigid systems.
  • a permanently pre-stressed pressure medium cushion e.g. Oil cushions or high pressure gas cushions, which are elastic in themselves (compressible) are of the utmost importance for the rigidity of the clamping system.
  • the locking wedge has a substantially rectangular cross section, and the wedge surfaces are arranged opposite one another on the narrow sides of the wedge, the essentially rectangular or square cross section of the locking wedge results in a production-technically simple manufacture of the locking wedge .
  • cross-sectional shapes e.g. oval or round shape.
  • the wedge surfaces would then again be present as flat or cambered surfaces.
  • the clamping cylinder-piston unit has a housing 6 with the installation opening 7, and is provided with pressurized fluid connections A and 3 arranged essentially at right angles to the axis of the clamping cylinder.
  • the tensioning piston 1 is displaceably arranged, which is guided through the screwed-in or pressed-in and sealed cylinder sleeve 5.
  • the cylinder sleeve 5 could also be omitted and the clamping pulleys 1 could be guided directly on the housing wall.
  • the tensioning piston 1 can have an attachment part (not shown) which projects beyond the housing end face and serves for the transmission of force to the tensioning object.
  • the piston 1 favorably has one or more sealing rings on the outer circumference.
  • the clamping piston 1 On the side acted upon by the pressure fluid, the clamping piston 1 also has a bracket-like projecting part which is supported on the housing wall by a flat or curved guide surface 8 running parallel to the clamping direction.
  • the guide surface 8 averted against the
  • the Konsolartiga part 9 carries the counter surface 10 in a groove-like recess via which the clamping piston 1 is supported on the locking wedge 2.
  • the surface of the guide surface of the bracket-like part 9 additionally has groove-like depressions, which maintain the bracket-like support on the wedge support 4 in a manner that is favorable in terms of friction technology the housing wall result.
  • the wedge support 4 is immovably arranged in the axial direction on the housing wall body, here in a ring-like form, a multi-part design could also be considered.
  • the wedge support 4 could also be made in one piece with the housing wall. In the case shown, there is the possibility of producing the wedge support 4 from a different material than that of the housing, so that a favorable, ie optimized, material pairing can be achieved in terms of friction technology.
  • the wedge support 4 has a counter-wedge surface 10 opposite the other wedge surface 11, which is inclined toward the tensioning piston 1.
  • the inclination of this wedge surface 11 must be greater than the inclination of the counter wedge surface 10.
  • the angle between the two counter wedge surfaces 10, 11 corresponds to the angle which the two wedge surfaces 12, 13 of the locking wedge 2 enclose.
  • the channel 14 which is connected to the connection B for the pressure fluid, opens into the left end region of the wedge support 4. With the connection B and the channel 14, both the tensioning piston 1 and the locking piston 3 can be acted upon.
  • the wedge engages with its area carrying the wedge surfaces 12, 13.
  • the locking wedge 2 is connected to the displaceably arranged locking piston 3, which is located in the further space oriented coaxially to the cylinder space.
  • the two cylinder chambers 15, 16 are delimited by the locking piston 3, the chamber 15 being acted upon by the pressure connection A and the chamber 16 by the pressure connection B.
  • connection of the locking wedge 2 with the locking block 3 is here, for example, solved such that the locking piston 3 has on its end face a transverse to the piston axis, a T-shaped cross-section having a guide recess 20 into which the locking wedge 2 engages with its correspondingly shaped end region.
  • the movements generated by the locking piston 3 for locking and unlocking the tensioning piston 1 can thus be transmitted to the locking wedge 2 practically without play in the axial direction.
  • the locking wedge 2 can carry out the required lateral movements which are caused by the inclined path of the locking wedge 2 during the tensioning and unlocking process.
  • Both hydraulic connections A and B are pressurized with pressure medium.
  • the tensioning piston 1 is extended against the object to be tensioned.
  • the locking piston 3 is acted upon from both sides. Due to the smaller piston area on the side facing away from the tensioning piston 1, the locking piston 3 generates a tensile force on the wedge 2 corresponding to the difference in piston surface times the pressure on the tensioning piston 1 during the movement the counter-wedge surfaces of tensioning piston 1 and wedge support 4 abut.
  • the tensioning piston 1 can still extend further, since it moves away from the wedge 2 and thereby loosens the wedging again.
  • the wedge 2 must So move all the more away from the tensioning piston 1 as the latter moves towards the tensioning object.
  • Tensioning piston 1 and wedge 2 consequently perform an opposite movement.
  • the tensioning piston 1 When the tensioning piston 1 is placed on the object to be tensioned, the pressure begins to rise and the forces increase.
  • a suitable control switches port A to the non-pressurized state after reaching the maximum clamping pressure, while port B continues to receive the full pressure.
  • the tensioning piston 1 thus acts continuously on the object to be tensioned, while the locking piston 3 pulls with its full force on the wedge 2 by means of only one-sided pressurization via connection 3.
  • the wedge system consisting of wedge 2, wedge support 4 and tensioning piston 1, is now firmly wedged into one another, as a result of which the tensioning piston 1 can no longer retreat, even when the pressure at port B is lost.
  • That the pressure system can be depressurized while the clamping force remains mechanically.
  • Wedge 2 presses and releases it, whereby the tensioning piston 1 can move freely again. This is, for example, by means of pushed back by an external spring. It displaces the pressure fluid from port B back into the drive unit.
  • the solution described allows, in particular, the tensioning and wedging of the tensioning piston 1 practically without a setting process during or after the loss of the tensioning pressure, which is of the greatest importance for all tensioning or crimping processes, particularly in the case of extremely rigid (inelastic) systems.
  • the invention can be modified in many ways and is not limited to the exemplary embodiment shown. It could e.g. the bracket-like protruding part of the tensioning piston 1 is omitted and the locking wedge 2 is arranged in a non-continuous slot of a continuously cylindrical tensioning piston 1. Furthermore, the inclination of the wedge and counter-wedge surfaces in contact with one another is selected in each case in such a way that wedge-inhibiting wedging takes place.
  • the diameters of the two pistons can e.g. also be the same size, other diameter combinations are also possible. With regard to the choice of material for the individual parts of the clamping unit, there is also a wide range of possible materials.

Abstract

The lockable clamping cylinder-piston unit has a housing (6) provided with two connections (A, B) for supplying the clamping unit with fluid, and with a mounting opening (7). The connections (A, B) are essentially perpendicular to the axis of the mounting opening (7). The cylinder cavity, which receives the slidingly arranged clamping piston (1), is encased in the mounting opening (7). The locking wedge (2) abuts on the console-type part (9) of the clamping piston (1). The locking wedge (2) is actuated by the locking piston (3) arranged in a further coaxial cylinder cavity. The locking wedge (2) is supported by a non-sliding supporting wedge (4) fixed in the housing. This design makes it possible to obtain a compact clamping cylinder-piston unit which, even in the pressure-free condition at the end of the clamping process, remains permanently and form-engagingly locked and maintains a constant high clamping force.

Description

Verriegelbare Spannzylinder-Kolbeneinheit Lockable cylinder-piston unit
Die Erfindung betrifft eine Druckfluid beaufschlagbare, verriegelbare Spannzylinder-Kolbeneinheit, mit einem Gehäuse, weiches Anschlüsse zur Versorgung der Spannzylinder-Kolbeneinheit mit Druckfluid und eine Einbauöffnung aufweist in der ein Raum gebildet ist, in dem ein Spannkolben verschiebbar angeordnet ist, der im genannten Raum einen das Druckfluid aufnehmenden Zylinderraum abgrenzt, wobei der Zylinderraum mit einem der DruckfluidAnschiüsse in Verbindung steht.The invention relates to a pressurized fluid lockable clamping cylinder-piston unit with a housing, soft connections for supplying the clamping cylinder-piston unit with pressurized fluid and an installation opening in which a space is formed in which a clamping piston is slidably arranged, one in the said space delimits the pressure fluid-receiving cylinder space, the cylinder space being connected to one of the pressure fluid connections.
Generell sind in der Technik viele Anwendungsfälle gegeben, bei denen mit einer relativ großen Spannkraft ein Gegenstand dauernd, sicher festgespannt bleiben soll, auch dann, wenn die Spannverrichtung von der Druckfluid-Quelle abgekoppelt wird, also drucklos ist.In general, there are many applications in technology in which an object is to remain securely and permanently clamped with a relatively large clamping force, even when the clamping device is decoupled from the pressurized fluid source, that is to say is depressurized.
Beispielsweise ist dies der Fall bei der Werkstückspannung auf Werkzeugmaschinen, Formenverriegelung auf Spritzgießmaschinen oder die Verriegelung von verfahrenstechnischen Druckbehältern usw.For example, this is the case with workpiece clamping on machine tools, mold locking on injection molding machines or the locking of process pressure vessels, etc.
Es sind Klammsysteme ähnlich einer Spannzange bekannt, welche direkt auf eine die Spannkraft aufbringende Kolbenstange wirken. Ebenso sind Systeme mit Gewindespindein bekannt, welche mit dem Kolben mitlaufen und zur Arretierung des Kolbens mittels einer Bremse am Drehen gehindert werden.Clamp systems similar to a collet are known which act directly on a piston rod which applies the clamping force. Systems with threaded spindles are also known, which run with the piston and are prevented from rotating by means of a brake for locking the piston.
Im allgemeinen werden aber auf hydraulischer Seite Vorkehrungen getroffen um den Kolben am Zurückweichen zu hindern, z.B. mit Sitzventilen und Druckspeichern, Druckschaltern und Warnanlagen für den Fall des Versagens dieser Systeme.In general, however, precautions are taken on the hydraulic side to prevent the piston from retreating, e.g. with seat valves and pressure accumulators, pressure switches and warning systems in the event of failure of these systems.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden eine solche Kolben-Spannzylindereinheit zum Aufbringen relativ großer Kräfte auf den zu haltenden Gegenstand zu schaffen, die auch im drucklosen, vom Druckversorgungssystem abgekoppelten Zustand, die Spannkraft dauernd aufrechterhalten kann.The object of the invention is to provide such a piston and clamping cylinder unit for applying relatively large forces to the object to be held, which can maintain the clamping force permanently even when depressurized and decoupled from the pressure supply system.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im wesentlichen koaxial zur Einbauöffnung ein weiterer Raum im Gehäuse gebildet ist, in dem ein Riegelkoiben verschiebbar angeordnet ist, der den weiteren Raum in zwei Zylinderkammern unterteilt, wobei die eine Zylinderkammer mit einem weiteren Druckfluid-Anschluß und die andereThis object is achieved in that essentially coaxially to the installation opening, a further space is formed in the housing, in which a locking block is slidably arranged, which divides the further space into two cylinder chambers, the one cylinder chamber with a further pressure fluid connection and the other
Zylinderkammar mit dem erstgenannten Druckfluid-Anschluß in Verbindung steht, so daß der Zylinderräum des Spannkolbens und die andere Zylinderkammer des Riegelkolbens miteinander mit Druckfluid beaufschlagbar sind, und daß im Gehäuse zwischen dem Spannkolben und dem Riegelkoiben Mittel zum Verriegeln des Spannkolbens im drucklosen Zustand angeordnet sind, welche Mittel einen Verriegelungskeil aufweisen, der durch den Riegelkolben betätigbar ist und dessen Keilflachen mit Gegenkeilflachen am Spannkolben und am Gehäuse zusammenwirken und den Spannkolben nach erfolgtem Spann- und Verriegelungsvorgang in drucklosem Zustand formschlüssig dauernd zu verriegeln.Cylinder chamber is connected to the first-mentioned pressure fluid connection, so that pressure fluid can be applied to the cylinder space of the tensioning piston and the other cylinder chamber of the locking piston, and that means for locking the tensioning piston in the depressurized state are arranged in the housing between the tensioning piston and the locking piston. which means have a locking wedge which can be actuated by the locking piston and whose wedge surfaces cooperate with counter-wedge surfaces on the tensioning piston and on the housing and to lock the tensioning piston in a pressurized state after the tensioning and locking process has taken place.
Die erfindungsgemäße Spannzylinder-Kolbeneinheit hat den besonderen Vorteil, daß auf der Druckfluid-Versorgungsseite keine Vorkehrungen getroffen werden müssen, um den Kolben am Zurückweichen zu hindern. Aufwendige Druckhaitesysteme, verbunden mit entsprechenden Sicherheits-Wamvorrichtungen, entfallen vollständig, da der Spannkolben dauernd formschlüssig verriegelt bleibt. Zudem ist die Einheit konstruktiv einfach sowie betriebssicher aufgebaut und kann ohne großen Fertigungsaufwand, z.B. hinsichtlich Genauigkeit (Toleranzen), hergestellt werden. Ferner ergibt sich als weiterer großer Vorteil, daß praktisch sämtliche an der Kraftübertragung und an der Verriegelung beteiligtenThe clamping cylinder-piston unit according to the invention has the particular advantage that no precautions have to be taken on the pressure fluid supply side in order to prevent the piston from retreating. Elaborate pressure holding systems, combined with appropriate safety warning devices, are completely eliminated, since the tensioning piston remains locked in a form-fitting manner. In addition, the unit is structurally simple and reliable and can be built without great manufacturing effort, e.g. with regard to accuracy (tolerances). Another major advantage is that virtually everyone involved in the power transmission and locking
Elemente der Spannzylindereinheit vollständig vom Druckfluid umgeben sind, so daß beispielsweise dann, wenn das Druckfluid ein Hydrauliköl ist, die Verriegelungsteile nicht "trocken" laufen.Elements of the clamping cylinder unit are completely surrounded by the pressure fluid, so that, for example, if that Pressurized fluid is a hydraulic oil, the locking parts do not run "dry".
Die erfindungsgemaße Einheit läßt sich kompakt und dadurch platzsparend bauen, wobei die Gehäuse-Außenkontur den jeweiligen Einbauerfordernissen entsprechend gestaltet werden kann, z.B. mit entsprechenden Führungs- und Hältemittel versehen ist.The unit according to the invention can be built compactly and thereby space-saving, the outer contour of the housing being able to be designed according to the respective installation requirements, e.g. is provided with appropriate management and holding agents.
Ferner wird durch die erfindungsgemäße Einheit erreicht, daß das Spannen und Verkeilen des Spannkolbens praktisch ohne Setzvorgang während oder nach dem Wegfall das Spanndrucks verläuft, was für alle Spann- oder Klemmvorgänge, insbesondere bei extrem starren Systemen von größter Bedeutung ist.Furthermore, it is achieved by the unit according to the invention that the tensioning and wedging of the tensioning piston runs practically without a setting process during or after the removal of the tensioning pressure, which is of the greatest importance for all tensioning or clamping processes, especially in extremely rigid systems.
Weiterhin ist der Wegfall eines permanent vorgespannten Druckmediumkissens, z.B. Ölkissen oder Hochdruckgaskissen, welches in sich elastisch (kompressibel) ist, für die Steifheit des Spannsystems von größter Wichtigkeit.Furthermore, the omission of a permanently pre-stressed pressure medium cushion, e.g. Oil cushions or high pressure gas cushions, which are elastic in themselves (compressible), are of the utmost importance for the rigidity of the clamping system.
Wenn die Spannzylinder-Kolbeneinheit so weitergebildet ist, daß der Verriegelungskeil einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat, und die Keilflächen einander gegenüberliegend an den Schmalseiten des Keils angeordnet sind, ergibt sich durch den im wesentlichen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt des Verriegelungskeils eine fertigungstechnisch einfache Herstellung des Verriegelungskeils. Ferner besteht die Möglichkeit auch andere Querschnittsformen, z.B. ovaler oder runder Form, vorzusehen. Die Keilflächen wären dann hierbei wiederum als ebene oder einseitig bombierte Flächen vorhanden.If the clamping cylinder-piston unit is developed so that the locking wedge has a substantially rectangular cross section, and the wedge surfaces are arranged opposite one another on the narrow sides of the wedge, the essentially rectangular or square cross section of the locking wedge results in a production-technically simple manufacture of the locking wedge . There is also the possibility of other cross-sectional shapes, e.g. oval or round shape. The wedge surfaces would then again be present as flat or cambered surfaces.
Vorteilhafterweise wäre es auch möglich, mehr als einen Verriegelungskeil anzuordnen, beispielsweise parallel zueinander stehende oder einander diametral gegenüberstehende. Die Betätigung könnte dann wieder durch einen gemeinsamen Riegslkolben erfolgen, es wäre aber auch für jeden Verriegelungskeil ein separater Riegeikolben denkbar, sofern es die zur Verfügung stehenden Platzverhältnisse zulassen.It would also advantageously be possible to arrange more than one locking wedge, for example parallel to one another or diametrically opposed to one another. The actuation could then again by a common locking pistons take place, but it would also be conceivable for each locking wedge a separate locking piston, provided that the available space permits.
Ein Äusführungsbeispisi der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, welche einen Axialschnitt durch die Spannzylinder-Kolbeneinheit zeigt.An Äusführungsbeispisi the invention is explained below with reference to the drawing, which shows an axial section through the clamping cylinder-piston unit.
Die Spannzyiinder-Kolbeneinheit weist ein Gehäuse 6 mit der Einbauöffnung 7 auf, und ist mit im wesentlich rechtwinklig zur Achse des Spannzyiinders angeordneten Druckfluid- Anschlüssen A und 3 versehen. In dem durch die Einbauöffnung 7 gebildeten Raum ist der Spannkolben 1 verschiebbar angeordnet, welcher durch die eingeschraubte oder eingepreßte und abgedichtete Zylinderhülse 5 geführt wird.The clamping cylinder-piston unit has a housing 6 with the installation opening 7, and is provided with pressurized fluid connections A and 3 arranged essentially at right angles to the axis of the clamping cylinder. In the space formed by the installation opening 7, the tensioning piston 1 is displaceably arranged, which is guided through the screwed-in or pressed-in and sealed cylinder sleeve 5.
Die Zylinderhüise 5 könnte auch entfallen und der Spannkoiben 1 unmittelbar an der Gehäusewand geführt sein. Der Spannkolben 1 kann einen nicht gezeigten, die Gehäusestirnseite überragenden Ansatzteil aufweisen, der zur Kraftübertragung auf das Spannobjekt dient. Der Kolben 1 besitzt gunstigerweise am Außenumfang einen oder mehrere Dichtungsringe.The cylinder sleeve 5 could also be omitted and the clamping pulleys 1 could be guided directly on the housing wall. The tensioning piston 1 can have an attachment part (not shown) which projects beyond the housing end face and serves for the transmission of force to the tensioning object. The piston 1 favorably has one or more sealing rings on the outer circumference.
Auf der durch das Druckfluid beaufschlagten Seite besitzt der Spannkoiben 1 weiter einen konsolartig auskragenden Teil, der an der Gehäusewand durch eine parallel zur Spannrichtung verlaufende ebene oder gekrümmte Führungsfläche 8 abgestüzt ist. Der Führungsfläche 8 abgewendet, gegen dieOn the side acted upon by the pressure fluid, the clamping piston 1 also has a bracket-like projecting part which is supported on the housing wall by a flat or curved guide surface 8 running parallel to the clamping direction. The guide surface 8 averted against the
Mittelachse des Spannzylinders gerichtet, trägt der konsolartiga Teil 9 die Gegenkeiiflache 10 in einer nutartigen Ausnehmung über die sich der Spannkolben 1 am Verriegelungskeil 2 abstützt. Die Oberfläche der Führungsflache des konsolartigen Teil 9 weist zusätzlich rillenartige Vertiefungen auf, welche ein reibungstechnisch günstiges Abstützyerhalten des konsoiartigen Trägers auf der Keilstütze 4 der Gehäusewand ergeben. Die Keilstütze 4 ist in axialer Richtung unverrückbar am Gehäusewandkörper, hier in ringartiger Form, angeordnet, es könnte auch eine mehrteilige Ausführung in Frage kommen. Die Keilstütze 4 könnte weiter auch einstückig mit der Gehäusewand ausgeführt sein. Im gezeichneten Fall besteht die Möglichkeit, die Keilstütze 4 aus einem anderen Material herzustellen als dasjenige des Gehäuses, so daß reibungstechnisch eine günstige, d.h. optimierte Materialpaarung erzielt werden kann.Direction of the central axis of the clamping cylinder, the Konsolartiga part 9 carries the counter surface 10 in a groove-like recess via which the clamping piston 1 is supported on the locking wedge 2. The surface of the guide surface of the bracket-like part 9 additionally has groove-like depressions, which maintain the bracket-like support on the wedge support 4 in a manner that is favorable in terms of friction technology the housing wall result. The wedge support 4 is immovably arranged in the axial direction on the housing wall body, here in a ring-like form, a multi-part design could also be considered. The wedge support 4 could also be made in one piece with the housing wall. In the case shown, there is the possibility of producing the wedge support 4 from a different material than that of the housing, so that a favorable, ie optimized, material pairing can be achieved in terms of friction technology.
Die Keilstütze 4 weist der Gegenkeilflache 10 gegenüberliegend eine weitere Gegenkeilflache 11 auf, die zum Spannkolben 1 hin geneigt ist. Die Neigung dieser Keilfläche 11 muß größer sein als die Neigung der Gegenkeilflache 10. Der Winkel zwischen den beiden Gegenkeilflachen 10, 11 entspricht dem Winkel den die beiden Keilflächen 12, 13 des Verriegelungskeils 2 einschließ en .The wedge support 4 has a counter-wedge surface 10 opposite the other wedge surface 11, which is inclined toward the tensioning piston 1. The inclination of this wedge surface 11 must be greater than the inclination of the counter wedge surface 10. The angle between the two counter wedge surfaces 10, 11 corresponds to the angle which the two wedge surfaces 12, 13 of the locking wedge 2 enclose.
Dadurch wird im Verriegelungszustand die formschiüssige, vom Vorhandensein des Druckmediums nicht mehr abhängigeAs a result, in the locked state, the form-fitting, no longer dependent on the presence of the printing medium
Abstützung des Spannkolbens 1 durch den Verriegelungskeil 2 erreicht. Im linken Endbereich der Keilstütze 4 mündet der Kanal 14, welcher mit dem Anschluß B für das Druckfluid verbunden ist. Mit dem Anschluß B und dem Kanal 14 kann sowohl der Spannkolben 1 wie der Riegelkolben 3 beaufschlagt werden. Im Raum zwischen den beiden genannten Gegenkeilflachen 10, 11 greift der Keil mit seinem die Keilflächen 12, 13 tragenden Bereich ein. An dem, diesem Bereich entgegengesetzten Ende ist der Verriegelungskeil 2 mit dem verschiebbar angeordneten Riegelkolben 3 verbunden, welcher sich im koaxial zum Zylinderraum orientierten weiteren Raum befindet. Durch den Riegelkolben 3 werden die beiden Zylinderkammern 15, 16 abgegrenzt, wobei die Kammer 15 durch den Druckanschluß A und die Kammer 16 durch den Druckanschluß B beaufschlagt wird. Die Verbindung des Verriegelungskeils 2 mit dem Riegelkoiben 3 ist hier beispielsweise so gelöst, daß der Riegelkolben 3 auf seiner Stirnseite eine zur Kolbenachse quer verlaufende, einen T-förmigen Querschnitt aufweisende Führungsausnehmung 20 aufweist, in die der Verriegelungskeil 2 mit seinem entsprechend geformten Endbereich eingreift. Damit können die durch den Riegelkolben 3 erzeugten Bewegungen zum Verriegeln und Entriegeln des Spannkolbens 1 praktisch spielfrei in axialer Richtung auf den Verriegelungskeil 2 übertragen werden.Support of the tensioning piston 1 is achieved by the locking wedge 2. The channel 14, which is connected to the connection B for the pressure fluid, opens into the left end region of the wedge support 4. With the connection B and the channel 14, both the tensioning piston 1 and the locking piston 3 can be acted upon. In the space between the two counter-wedge surfaces 10, 11 mentioned, the wedge engages with its area carrying the wedge surfaces 12, 13. At the end opposite this area, the locking wedge 2 is connected to the displaceably arranged locking piston 3, which is located in the further space oriented coaxially to the cylinder space. The two cylinder chambers 15, 16 are delimited by the locking piston 3, the chamber 15 being acted upon by the pressure connection A and the chamber 16 by the pressure connection B. The connection of the locking wedge 2 with the locking block 3 is here, for example, solved such that the locking piston 3 has on its end face a transverse to the piston axis, a T-shaped cross-section having a guide recess 20 into which the locking wedge 2 engages with its correspondingly shaped end region. The movements generated by the locking piston 3 for locking and unlocking the tensioning piston 1 can thus be transmitted to the locking wedge 2 practically without play in the axial direction.
In Querrichtung kann der Verriegelungskeil 2 die erforderlichen Seitenbewegungen, die während des Spann- und Sntriegelungsvorgangs durch die geneigte Bahn des Verriegelungskeils 2 bedingt sind, ungehindert ausführen.In the transverse direction, the locking wedge 2 can carry out the required lateral movements which are caused by the inclined path of the locking wedge 2 during the tensioning and unlocking process.
Dadurch wird erreicht, daß sich der Verriegelungskeil 2 ohne Zwängung in seiner geneigten Verriegelungsbahn bewegen kann.It is thereby achieved that the locking wedge 2 can move in its inclined locking path without being constrained.
Funktioneil sind folgende Phasen zu unterscheiden:The following phases are to be differentiated functionally:
Phase 1: SpannenPhase 1: tension
Beide Hydraulikanschlüsse A und B werden mit Druckmedium beaufschlagt. Dadurch wird der Spannkolben 1 gegen das zu spannende Objekt ausgefahren. Der Riegelkolben 3 wird von beiden Seiten her beaufschlagt. Infolge der kleineren Kolbenfläche auf der dem Spannkolben 1 abgewendeten Seite erzeugt der Riegelkolben 3 eine Zugkraft auf den Keil 2 entsprechend der Kolbenfiächendifferenz mal dem während der Bewegung herrschenden Druck am Spannkolben 1. Der Riegelkolben 3 zieht somit leicht am Keil 2, wodurch dieser immer spielfrei an den Gegen-Keilflachen von Spannkolben 1 und Keilstütze 4 anliegt. Der Spannkolben 1 kann aber trotzdem weiter ausfahren, da er sich vom Keil 2 weg bewegt und dadurch die Verkeilung wieder lockert. Der Keil 2 muß sich also um so mehr vom Spannkolben 1 weg bewegen, als sich letzterer zum Spannobjekt hin bewegt.Both hydraulic connections A and B are pressurized with pressure medium. As a result, the tensioning piston 1 is extended against the object to be tensioned. The locking piston 3 is acted upon from both sides. Due to the smaller piston area on the side facing away from the tensioning piston 1, the locking piston 3 generates a tensile force on the wedge 2 corresponding to the difference in piston surface times the pressure on the tensioning piston 1 during the movement the counter-wedge surfaces of tensioning piston 1 and wedge support 4 abut. The tensioning piston 1 can still extend further, since it moves away from the wedge 2 and thereby loosens the wedging again. The wedge 2 must So move all the more away from the tensioning piston 1 as the latter moves towards the tensioning object.
Spannkolben 1 und Keil 2 führen folglich eine gegenläufige Bewegung aus. Beim Auftraffen des Spannkolbens 1 auf das zu spannende Objekt beginnt der Druck anzusteigen und die Kräfte nehmen zu.Tensioning piston 1 and wedge 2 consequently perform an opposite movement. When the tensioning piston 1 is placed on the object to be tensioned, the pressure begins to rise and the forces increase.
Phase 2: VerriegelnPhase 2: locking
Eine geeignete Steuerung schaltet den Anschluß A nach Erreichen des maximalen Spanndrucks auf druckiosen Zustand, während der Anschluß B weiterhin den vollen Druck erhält. Der Spannkolben 1 wirkt also ununterbrochen auf das zu spannende Objekt, während der Riegelkolben 3 durch nunmehr nur einseitige Druckbeaufschlagung via Anschluß 3 mit seiner vollen Kraft am Keil 2 zieht.A suitable control switches port A to the non-pressurized state after reaching the maximum clamping pressure, while port B continues to receive the full pressure. The tensioning piston 1 thus acts continuously on the object to be tensioned, while the locking piston 3 pulls with its full force on the wedge 2 by means of only one-sided pressurization via connection 3.
Phase 3 : Gespannt und verriegeltPhase 3: tense and locked
Das Keilsystem, bestehend aus Keil 2, Keilstütze 4 und Spannkolben 1 ist nun fest ineinander verkeilt, wodurch der Spannkolben 1 nicht mehr zurückweichen kann, auch nicht bei Wegfall des Druckes am Anschluß B.The wedge system, consisting of wedge 2, wedge support 4 and tensioning piston 1, is now firmly wedged into one another, as a result of which the tensioning piston 1 can no longer retreat, even when the pressure at port B is lost.
D.h. das Drucksystem kann drucklos gemacht werden, während die Spannkraft mechanisch gehalten bleibt.That the pressure system can be depressurized while the clamping force remains mechanically.
Phase 4: EntsperrenPhase 4: unlock
Zum Lösen des Spannkolbens 1 wird lediglich der Anschluß A unter Druck gesetzt, wodurch der Riegelkolben 3 auf denTo release the tensioning piston 1, only the connection A is pressurized, whereby the locking piston 3 on the
Keil 2 drückt und ihn löst, wodurch auch der Spannkolben 1 sich wieder frei bewegen kann. Dieser wird z.B. mittels einer externen Feder zurückgestoßen. Er verdrängt das Druckfluid aus dem Anschluß B zurück in die Antriebseinheit.Wedge 2 presses and releases it, whereby the tensioning piston 1 can move freely again. This is, for example, by means of pushed back by an external spring. It displaces the pressure fluid from port B back into the drive unit.
Die beschriebene Lösung erlaubt insbesondere das Spannen und Verkeilen des Spannkoibens 1 praktisch ohne Setzvorgang während oder nach dem Wegfall des Spanndruckes, was für alle Spann- oder Kiemmvorgänge, insbesondere bei extrem starren (unelastischen) Systemen von größter Bedeutung ist.The solution described allows, in particular, the tensioning and wedging of the tensioning piston 1 practically without a setting process during or after the loss of the tensioning pressure, which is of the greatest importance for all tensioning or crimping processes, particularly in the case of extremely rigid (inelastic) systems.
Ein nachträgliches Setzen wird durch die vorhergehende Druckbeaufschlagung und die damit verbundene Vordehnung der Materiaiien auf ein absolutes Minimum reduziert.Subsequent setting is reduced to an absolute minimum by the previous pressurization and the associated pre-stretching of the materials.
Die Erfindung läßt sich auf mancherlei Art abwandeln und ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es könnte z.3. der konsolartig auskragende Teil des Spannkoibens 1 wegfallen und der Verriegelungskeil 2 in einem nicht durchgehenden Schlitz eines durchgehend zylindrischen Spannkolbens 1 angeordnet sein. Ferner wird die Neigung der miteinander in Kontakt stehenden Keil- und Gegenkeilflachen in jedem Fall so gewählt, daß eine seibsthemmende Verkeilung erfolgt. Die Durchmesser der beiden Kolben können z.B. auch gleich groß sein, ebenso sind andere Durchmesser-Kombination möglich. Auch bezüglich der Materialwahl der Einzelteile der Spanneinheit besteht ein weiter Spielraum in Frage kommender Werkstoffe. The invention can be modified in many ways and is not limited to the exemplary embodiment shown. It could e.g. the bracket-like protruding part of the tensioning piston 1 is omitted and the locking wedge 2 is arranged in a non-continuous slot of a continuously cylindrical tensioning piston 1. Furthermore, the inclination of the wedge and counter-wedge surfaces in contact with one another is selected in each case in such a way that wedge-inhibiting wedging takes place. The diameters of the two pistons can e.g. also be the same size, other diameter combinations are also possible. With regard to the choice of material for the individual parts of the clamping unit, there is also a wide range of possible materials.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Druckfluidbeaufschlagbare, verriegelbare Spannzylinder- Kolbenheit, mit einem Gehäuse (6), welches Anschlüsse (A,B) zur Versorgung der Spannzylinder-Kolbeneinheit mit Druckfluid und eine Einbauöffnung (7) aufweist in der ein Raum gebildet ist, in dem ein Spannkoiben (1) verschiebbar angeordnet ist, der im genannten Raum einen das Druckfluid aufnehmenden Zylinderraum abgrenzt, wobei dar Zylinderraum mit einem der Druckfluid-Anschlüsse (B) in Verbindung steht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im wesentlichen koaxial zur Einbauöffnung ein weiterer Raum im Gahäuse (6) gebildet ist, in dem ein Riegeikolben (3) verschiebbar angeordnet ist, der den weiteren Raum in zwei Zylinderkammern (15, 16) unterteilt, wobei die eine Zylinderkammer (15) mit einem weiteren Druckfluid-Anschluß (A) und die andere Zylinderkammer (16) mit dem erstgenannten Druckfluid-Anschluß (3) in Verbindung steht, so daß der Zylinderraum des Spannkoibens (1) und die andere Zylinderkammer (16) des Riegelkolbens (3) miteinander mit Druckfluid beaufschlagbar sind, und daß im Gehäuse (6) zwischen dem Spannkolben (1) und dem Riegelkolben (3) Mittel zum1. Pressurizable fluid lockable clamping cylinder piston unit, with a housing (6) which has connections (A, B) for supplying the clamping cylinder / piston unit with pressure fluid and an installation opening (7) in which a space is formed in which a clamping piston ( 1) is arranged displaceably, which delimits a cylinder space which receives the pressure fluid in the space mentioned, the cylinder space being connected to one of the pressure fluid connections (B), characterized in that a further space is formed in the housing (6) essentially coaxially with the installation opening in which a locking piston (3) is slidably arranged, which divides the further space into two cylinder chambers (15, 16), one cylinder chamber (15) with a further pressure fluid connection (A) and the other cylinder chamber (16) communicates with the first-mentioned pressure fluid connection (3), so that the cylinder space of the tensioning spool (1) and the other cylinder chamber (16) of the Locking pistons (3) can be pressurized with each other, and that means in the housing (6) between the tensioning piston (1) and the locking piston (3)
Verriegeln des Spannkolbens (1) im drucklosen Zustand angeordnet sind, welche Mittel einen Verriegelungskeil (2) aufweisen, der durch den Riegelkolben (3) betätigbar ist und dessen Keilflächen (12, 13) mit Gegenkeilflachen (10, 11) am Spannkolben und am Gehäuse zusammenwirken um den Spannkolben (1) nach erfolgtem Spann- und Verriegelungsvorgang in drucklosem Zustand formschiüssig dauernd zu verriegeln.Locking the tensioning piston (1) are arranged in the depressurized state, which means have a locking wedge (2) which can be actuated by the locking piston (3) and whose wedge surfaces (12, 13) with counter-wedge surfaces (10, 11) on the tensioning piston and on the housing interact to lock the tensioning piston (1) after the tensioning and locking process in a depressurized state.
2 Spannzylinder-Koibeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungskeil (2) einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt hat, und die Keilflachen (12, 13) einander gegenüberliegend an den Schmalseiten des Keils (2) angeordnet sind.2 clamping cylinder-Koibeneinheit according to claim 1, characterized in that the locking wedge (2) has a substantially rectangular cross-section, and the Wedge surfaces (12, 13) are arranged opposite one another on the narrow sides of the wedge (2).
3. Spannzylinder-Kolbeneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Verriegelungskeil (2) zum Riegelkolben (3) hin verjüngt.3. clamping cylinder-piston unit according to claim 1 or 2, characterized in that the locking wedge (2) tapers towards the locking piston (3).
4. Spannzylinder-KoIbeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung des Verriegelungskeils (2) geneigt zur Verbindungslinie zwischen dem Zylinderraum und der anderen Zylinderkammer (16) verläuft, wobei die Neigung vorzugsweise 7,5° zur genannten Verbindungslinie beträgt.4. clamping cylinder-piston unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the direction of movement of the locking wedge (2) inclined to the connecting line between the cylinder chamber and the other cylinder chamber (16), the inclination preferably 7.5 ° to said connecting line is.
5. Spannzylinder-Kolbeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilflachen (12, 13) des Keils (2) einen Winkel von 1 bis 10° einschließen.5. clamping cylinder-piston unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the wedge surfaces (12, 13) of the wedge (2) enclose an angle of 1 to 10 °.
6. Spannzylinder-Kolbeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Keilfläche (12) des Keils (2) mit der Gegenkeilfläche (10) des Spannkolbens zusammenwirkt und die andere Keilflache (13) sich an der Gegenkeilflache (11) einer in Spannrichtung unverschiebbar angeordneten Keilstütze (4) der Gehäusewand abstützt, welehe genannten Gegenkeilflachen (10, 11) in verriegeltem und drucklosen Zustand den Verriegelungskeil formschlüssig abstützen.6. clamping cylinder-piston unit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the one wedge surface (12) of the wedge (2) cooperates with the counter-wedge surface (10) of the clamping piston and the other wedge surface (13) on the counter-wedge surface (11 ) a wedge support (4), which is arranged so that it cannot be displaced in the tensioning direction, supports the housing wall, the counter-wedge surfaces (10, 11) mentioned in the locked and depressurized state supporting the locking wedge in a form-fitting manner.
7. Spannzylinder-Kolbeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkeilflache (10) des Spannkolbens (1) an einem konsolartig auskragenden Teil (9) des Spannkoibens (1) ausgebildet ist, wobei der genannte Teil (9) sich an der Gehäusewand, insbesondere an der genannten Keilstütze (4) quer zur Spannrichtung abstützt. 7. clamping cylinder-piston unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the mating wedge surface (10) of the clamping piston (1) is formed on a bracket-like projecting part (9) of the clamping piston (1), said part (9) is supported on the housing wall, in particular on said wedge support (4) transversely to the clamping direction.
8. Spannzylinder-Kolbeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungskeil (2) so mit dem Riegelkolben (3) verbunden ist, daß quer zur8. clamping cylinder-piston unit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the locking wedge (2) is connected to the locking piston (3) that transverse to
Bewegungsrichtung des Riegelkolbens (3) keine formschlüssige Kraftübertragung zwischen Riegelkolben (3) und Verriegelungskeil (2) stattfinden kann.Direction of movement of the locking piston (3) no positive force transmission between locking piston (3) and locking wedge (2) can take place.
9. Spannzylinder-Kolbeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegelkolben (3) eine zur Bewegungsrichtung des Kolbens (3) querverlaufende T-förmige Nut aufweist, in die der Verriegelungskeil (2) mit seinem einen Ende eingreift, so daß der Verriegelungskeil (2) durch den Riegelkolben zur Durchführung des Spann- Verriegelungs- und des Entriegelungsvorgangs betätigt werden kann.9. clamping cylinder-piston unit according to one of claims 1 to 8, characterized in that the locking piston (3) has a transverse to the direction of movement of the piston (3) T-shaped groove, in which the locking wedge (2) engages with one end, so that the locking wedge (2) can be operated by the locking piston to carry out the clamping locking and unlocking process.
10. Spannzylinder-Kolbeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegelkolben (3) auf der dam Verriegelungskeil (2) abgewandten Seite einen im Gehäuse aufgenommenen Führungsfortsatz (17) aufweist, und die wirksamen Riegelkolbenflächen nicht gleich groß sind.10. clamping cylinder-piston unit according to one of claims 1 to 9, characterized in that the locking piston (3) on the dam locking wedge (2) facing away from the housing has a guide extension (17), and the effective locking piston surfaces are not the same size.
11. Spannzylinder-Kolbeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dar Zylinderraum durch eine abgedichtet angeordnete Zylinderhülse (5) des Gehäuses begrenzt ist.11. clamping cylinder-piston unit according to one of claims 1 to 10, characterized in that the cylinder space is delimited by a sealingly arranged cylinder sleeve (5) of the housing.
12. Spannzylinder-Kolbeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen des Riegelkolbens (3) und des Spannkolbens (1) fluchtend verlaufen.12. clamping cylinder-piston unit according to one of claims 1 to 11, characterized in that the axes of the locking piston (3) and the clamping piston (1) are aligned.
13. Werkstück-Spannmittel mit einer Spannzylinder-Kolbeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12.13. Workpiece clamping device with a clamping cylinder-piston unit according to one of claims 1 to 12.
14. Werkstück-Spannmittel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ein Maschinenschraubstock ist. 14. Workpiece clamping device according to claim 13, characterized in that this is a machine vice.
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