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Die
Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Festspannen eines Gegenstandes,
beispielsweise eines Werkstückes,
gegenüber
einem Grundkörper,
beispielsweise einem Spanntisch, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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TECHNISCHES
GEBIET DER ERFINDUNG
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Spannvorrichtungen
der hier einschlägigen Art
finden beispielsweise in Werk- oder Fertigungsstätten Einsatz, um ein Werkstück bei Aufbringung von
Bearbeitungskräften
gegenüber
einem Grundkörper
in einer definierten Lage zu halten. Ein beispielhafter weiterer
Einsatzort von Spannvorrichtungen sind Prüflabore wie beispielsweise
Schwingungslabore oder ähnliches.
Ebenfalls möglich
ist der Einsatz im Bereich einer Fertigung von Werkstücken, wobei
beispielsweise eine Spritzform über
eine Spannvorrichtung an einem Spanntisch festgespannt werden kann.
Zusammenfassend ist die erfindungsgemäße Spannvorrichtung in beliebigen
technischen Einsatzgebieten einsetzbar, in denen eine einfach bereitzustellende
und lösbare
Fixierung eines Gegenstandes gegenüber einem Grundkörper von
Interesse ist, wobei eine extensive Auslegung der Begriffe "Gegenstand" sowie "Grundkörper" ohne eine zwingende
Beschränkung
derselben auf "Werkstücke" und einen "(Spann-)Tisch" erfolgen soll.
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STAND DER
TECHNIK
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Hinsichtlich
eines Aufbaus bekannter Spannvorrichtungen sind folgende Grundformen
zu unterscheiden:
Für
im Folgenden als "einteilige
Bauform" bezeichnete
Ausgestaltungen, s. bspw.
US
4,470,586 , besitzt ein Grundkörper eine Nut mit T-förmigem Querschnitt.
Ein in einer Seitenansicht vereinfacht als T-förmig zu bezeichnender Spannhebel
besitzt in dem freien Endbereich des Vertikalschenkels des T einen
Achskörper,
der zur Bildung einer in Richtung der Längsachse der T-Nut verschieblichen
Schwenkachse in die T-Nut einsetzbar ist. Durch einen Endbereich
des Querschenkels des T erstreckt sich ein als Schraube ausgebildetes
Betätigungselement,
dessen Stirnfläche
in einem Grund der T-Nut abgestützt ist.
Mit zunehmendem Einschrauben der Schraube in den Spannhebel wird
dieser um eine durch den Achskörper
vorgegebene Schwenkachse derart verschwenkt, dass sich der gegenüberliegende
Endbereich des Querschenkels dem Spanntisch annähert und zwischen diesem Endbereich
und dem Spanntisch ein Werkstück
einspannbar ist. Somit ist neben einem Spanntisch mit der genannten
T-Nut zur Ausbildung der Spannvorrichtung lediglich ein Bauelement,
nämlich
der Spannhebel, erforderlich
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Für eine im
Folgenden als "zweiteilige
Bauform" bezeichnete
Ausgestaltung, vgl. bspw.
EP
0 391 346 B1 , ist zwischen Spannhebel und Spanntisch ein
Träger
zwischengeschaltet, der beispielsweise in beliebiger Position und
Orientierung mit einem Nutenstein eines Spanntisches verschraubbar ist.
Abweichend zu der einteiligen Bauform ist der Achskörper des
Spannhebels nicht in der T-Nut des Spanntisches gelagert, sondern
vielmehr in einer T-Nut des Trägers.
Die wesentlichen Teile der zweiteiligen Bauform sind somit der Träger und
der Spannhebel.
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Für eine im
Folgenden als "dreiteilige
Bauform" bezeichnete
Ausgestaltungsform, s. bspw.
EP 0 714 734 B1 besitzt die Spannvorrichtung
einen Träger,
der fest mit dem Spanntisch verbindbar ist. Gegenüber dem
Träger
ist ein Führungsschuh
in Richtung einer Längsachse
verschiebbar dadurch, dass der Träger eine beispielsweise als
T-Nut zu bezeichnende Längsausnehmung
besitzt, in die ein T-förmiger
Querschnitt des Führungsschuhs
eingesetzt ist. Der Führungsschuh
besitzt ein Lagerauge mit einer teilzylinderförmigen Mantelfläche mit
einem Umfangswinkel von ungefähr
180°. Ein
Spannhebel besitzt zwischen einem als Schraube ausgebildeten Betätigungselement
und einer Anpressfläche,
die in dem dem Betätigungselement
gegenüber
liegenden Endbereich angeordnet ist, einen quer zur Längsachse
orientierten Achskörper,
der in Richtung der Längsachse
in die T-Nut des Trägers
und das Lagerauge derart einsetzbar ist, dass der Achskörper an der
Mantelfläche
unter Ausbildung einer Schwenkachse gelagert ist. Für eine derartige
dreiteilige Bauform mit den wesentlichen Bauelementen Träger, Führungsschuh
und Spannhebel kann zunächst über die
Befestigung des Trägers
an dem Spanntisch eine Position und eine Orientierung der Längsachse
vorgegeben werden, die unabhängig
ist von Bohrungen, Gewinden, Ausnehmungen und Nuten eines Spanntisches.
Ein weiterer Freiheitsgrad in Richtung der Längsachse ist gegeben durch
die Längsverschieblichkeit
des Führungsschuhs
gegenüber
dem Träger, welcher
nicht zwingend für
einen Betrieb der Spannvorrichtung festgelegt werden muss, so dass
für einen
Betrieb der Spannvorrichtung eine einfache Veränderung der Position des Spannhebels
in Richtung der Längsachse
unter Nutzung des Freiheitsgrades gegeben ist. Weiterhin ist es
möglich,
bei entsprechend verlängerter
Führung
des Führungsschuhs gegenüber dem
Träger
den Führungsschuh,
insbesondere auch den Bereich des Lagerauges, aus dem Träger "auskragen" zu lassen, so dass
Führungsschuh
und Träger "teleskopierbar" sind. Hierdurch kann
der Einsatzbereich der Spannvorrichtung auf dem Spanntisch vergrößert werden
und/oder ermöglicht
werden, dass der Abstand der Ausübung
einer Spannkraft auf ein Werkstück
von dem Befestigungsort der Spannvorrichtung an dem Spanntisch vergrößert werden
kann, was verbesserte Einspannmöglichkeiten
mit sich bringt.
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Selbstverständlich können die
ein-, zwei- oder dreiteiligen Bauformen zusätzliche Bauteile aufweisen,
ohne aus den zuvor erläuterten
Grundbauformen hinauszufallen, wie beispielsweise Rückstellfedern,
Lagerkörper,
Schrauben, Stifte und ähnliches.
Ebenfalls möglich
sind zusätzliche
Freiheitsgrade zwischen Grundkörper
und Spannhebel.
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FR 2 463 408 offenbart die
Befestigung eines Stützkörpers auf
einem Spanntisch, um einen Grundkörper für eine Spannvorrichtung bereitzustellen,
wobei die Oberseite des Stützkörpers gegenüber dem Spanntisch
erhöht
ist. Der Stützkörper besitzt
weiterhin einen T-förmigen
Stein, mit dem die Spannvorrichtung fest und ohne Freiheitsgrad
in Richtung einer Längsachse
verbunden wird. Die konstruktive Ausführung der Schwenklagerung des
Spannhebels gegenüber
dem Führungsschuh
ist in der Druckschrift nicht weiter angesprochen.
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CH 597 976 betrifft eine
dreiteilige Bauform, bei der der Träger mit T-förmigem Querschnitt von dem
Führungsschuh
umgriffen wird. Oberhalb dieses Verbindungsbereiches zwischen Führungsschuh
und Träger
ist ein einziger vertikaler Schenkel vorgesehen, der in einer Bohrung
einen mit einer Madenschraube fixierten, als Achswelle ausgebildeten Achskörper trägt. Im Bereich
der Schwenkachse ist der Spannhebel mit zwei parallelen, sich in
Längsrichtung
des Spannhebels erstreckenden Seitenwangen gebildet, die Ausnehmungen
zur Bildung von Lageraugen besitzen, durch die die Achswelle hindurchtritt.
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CH 463,244 betrifft eine
Spannvorrichtung, mittels welcher nicht ein Verspannen in eine vertikale Richtung
eines Spanntisches erfolgen soll, sondern vielmehr in eine horizontale
Richtung.
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Weiterer
Stand der Technik ist beispielsweise aus
DE 28 08 667 C2 ,
DE 4 442 803 C1 ,
FR 2 612 439 A1 ,
US 2,872,854 A ,
DE 30 03 626 A1 ,
US 1,490,063 A ,
US 4,432,538 A bekannt.
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AUFGABE DER
ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung vorzuschlagen,
die hinsichtlich des Bauaufwandes, des Montageaufwandes und/oder
des Demontageaufwandes sowie der mechanischen Beanspruchungen während des
Einspannens verbessert ist.
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LÖSUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs
1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich entsprechend
den abhängigen
Ansprüchen
2 bis 15.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß findet
eine Spannvorrichtung dreiteiliger Bauart Einsatz mit einem Träger, einem
Führungsschuh
und einem Spannhebel, wobei nicht ausgeschlossen ist, dass weitere
Bauelemente Einsatz finden, die auch zusätzliche Funktionen oder Freiheitsgrade
gewährleisten
können.
Der Träger
ist fest mit dem Grundkörper,
beispielsweise einem Spanntisch, verbindbar und besitzt eine Anlagefläche, die
eine Erstreckung in eine Längsrichtung
aufweist. Der Einsatz eines derartigen Trägers hat den Vorteil, dass über eine
Mehrzahl von Bohrungen, Langlöcher
oder -nuten oder abweichende Verbindungsmittel vielfältige Verbindungsmöglichkeiten
mit einem Spanntisch bereitgestellt werden können, die im Ergebnis dazu
führen,
dass die Spannvorrichtung an vielen Positionen und für vielfältige Ausrichtungsmöglichkeiten
am Grundkörper
befestigt werden kann. Andererseits stellt der Träger eine
Anlagefläche
bereit, im Bereich welcher der Träger mit dem Führungsschuh
in Wirkverbindung tritt.
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Der
erfindungsgemäße Führungsschuh
ist in Längsrichtung
relativ gegenüber
dem Träger,
und damit auch gegenüber
dem Grundkörper
oder Spanntisch, verschieblich. Ein derartiger Verschiebe-Freiheitsgrad
kann genutzt werden, um für
bereits fixierten Träger
eine weitere Anpassung der Position eines Spannhebels vorzusehen,
beispielsweise eine Feinjustage oder eine Anpassung an unterschiedliche
Geometrien oder Bearbeitungszustände
eines festzuspannenden Werkstückes.
Ebenfalls möglich ist
eine zumindest temporäre
Festsetzung des Freiheitsgrades zwischen Führungsschuh und Träger, beispielsweise über eine
zwischen Führungsschuh und
Träger
wirkende Schraube, die einen Formschluss oder einen Reibschluss
im Bereich ihrer Stirnseite der Schraube herbeiführen kann. Weiterhin denkbar
ist der Einsatz einer Rastierung oder Verriegelung zwischen Führungsschuh
und Träger
zur Vorgabe oder Festlegung ausgewählter Positionen mit einem
vorgegebenen Rastmaß unterschiedlicher
Positionen in Richtung der Längsachse.
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Der
Führungsschuh
weist eine Gegenfläche auf,
die zur Anlage an der Anlagefläche
des Trägers kommt.
Anlagefläche
und Gegenfläche
begrenzen eine Bewegung des Führungsschuhs
in eine Richtung, die von dem Grundkörper weggerichtet ist, insbesondere
in Richtung der Einspannung des Werkstückes. Weiterhin können Anlagefläche und
Gegenfläche
eine Führung
für Bewegungen
entsprechend dem zuvor erläuterten
Freiheitsgrad bereitstellen. Ebenfalls möglich ist durch geeignete Ausbildung
der Längserstreckung
sowie Anordnung von Anlagefläche
und Gegenfläche
die eingangs angesprochene teleskopierbare Ausgestaltung von Führungsschuh und
Träger. Über die
Dimensionierung von Anlagefläche
und Gegenfläche
können
weiterhin die wirkenden Flächenpressungen
während
eines Festspannens eines Werkstückes
vorgegeben werden.
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Eine
Beaufschlagung des Spannhebels erfolgt über ein beliebiges Betätigungselement,
welches im einfachsten Fall als manuell betätigte Schraube gemäß dem eingangs
genannten Stand der Technik ausgebildet ist, wobei in alternativer
beispielhafter Ausgestaltung auch der Einsatz eines Schwenkhebels
gemäß einer
aus
US 4,432,538 bekannten
Ausführungsform
als Betätigungselement oder
eines hydraulischen oder mit einem Aktuator arbeitenden, unter Umständen automatisiert
angesteuerten Betätigungselementes
möglich
ist.
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Erfindungsgemäß besitzt
der Führungsschuh
Schenkel, die den Träger
seitlich umgreifen und einen nach innen abgewinkelten Endbereich
besitzen. Diese Endbereiche bilden die Gegenflächen, die den Führungsschuh
bei Belastungen im Zuge des Festspannens gegenüber dem Träger sichern und unter Umständen eine
Führung
bereitstellen. Diese Ausgestaltung der Erfindung nutzt die Erkenntnis aus,
dass für
ein seitliches Umgreifen eine gute Abstützung der Spannvorrichtung,
insbesondere gegenüber
einem Verkippen um die Längsachse,
gegeben ist. Ursache hierfür
ist, dass bei derartiger Ausgestaltung die Gegenflächen einen
größeren Abstand
von der Längsachse
aufweisen als dies unter Umständen
der Fall ist bei Abstützung
eines etwaigen T-förmigen
Endbereiches des Führungsschuhs entsprechend
dem eingangs erläuterten
Stand der Technik, der in eine T-Nut des Trägers eingreift. Somit können um
die Längsachse
wirkende Momente besser aufgenommen werden.
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Andererseits
hat die Erfindung erkannt, dass für ein erfindungsgemäßes seitliches
Umgreifen des Trägers
Ausgestaltungsformen, beispielsweise entsprechend
CH 597 976 , bei denen der Führungsschuh
einen Querschnitt in Form eines umgekehrten Y hat, dessen benachbarte
untere Schenkel die Verbindung zum Träger herstellen und dessen dritter zentraler
Schenkel zur Abstützung
des Spannhebels dienen, nachteilig sind infolge auftretender elastischer
Verformungen des Führungsschuhs
und der durch die zuzulassenden Verformungen vorgegebenen Dimensionen:
Die großen
Spannkräfte,
die im Bereich der Gegenflächen
in den Führungsschuh
angeleitet werden, bewirken Biegebeanspruchungen sowohl der seitlich
des Trägers
angeordneten Schenkel als auch der Stege, im Bereich derer die vorgenannten
beiden Schenkel zu dem zentralen Schenkel zusammengeführt werden,
der den Achskörper
trägt. Aus
einer derartigen Biegebeanspruchung resultierende Verformungen haben
den Nachteil, dass die Abstütz-
und Führungsfunktion
zwischen Anlagefläche
und Gegenfläche
beeinträchtigt
ist, da die Biegung zu einer geringfügigen Verkippung führen kann, die
die exakte, parallele Ausrichtung der Kontaktflächen beeinträchtigt und
somit auftretende Flächenpressungen
erhöht.
Weiterhin führt
die Biegebeanspruchung zu einer veränderten Höhe der Schwenkachse, die u.
U. durch eine zusätzliche
Betätigung des
Betätigungselementes
ausgeglichen werden muss. Erfindungsgemäß wird dieser Erkenntnis Rechnung
getragen, indem der Kraftfluss nicht über einen zentralen, mittigen
Schenkel zu dem Achskörper
verläuft,
sondern über
die Schenkel selbst, die sich bei in vertikaler Richtung gegenüber
CH 597 976 verlängerter
Erstreckung bis zu der Schwenkachse oder über diese hinaus erstrecken
und nicht zwischen Wangen des Spannhebels angeordnet sind, sondern
seitlich des Spannhebels.
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Für eine geradlinige
Ausbildung der Schenkel zwischen dem Übergangsbereich von den Gegenflächen zu
dem Abstützbereich
des Achskörpers an
den Schenkeln bedeutet dies, dass die Schenkel durch die Spannkraft
vorrangig oder ausschließlich durch
eine Zugkraft beansprucht werden, wodurch die zuvor erwähnten Probleme
des Standes der Technik infolge auftretender Biegemomente beseitigt sind.
Selbst für
den Fall, dass die Schenkel gekrümmt
oder gekröpft
ausgebildet sind, kann ein auf den Schenkel wirkendes Biegemoment
verringert werden, da der Hebelarm der Spannkraft in dem Schenkel
dadurch verringert ist, dass der Seitenschenkel nicht "in eine Mitte" in Form eines zentralen Schenkels
umgeleitet werden muss.
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Andererseits
kann sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine verringerte
Dimensionierung, Baugröße und ein
verringertes Gewicht der Spannvorrichtung ergeben, was allein darin
begründet
sein kann, dass die zuvor genannte "Umleitung" der Spannkraft zu einem mittleren zentralen
Tragschenkel gemäß
CH 597 976 vermieden ist,
wodurch Materialbereiche eingespart sind. Darüber hinaus kann sich unterhalb
des Spannhebels durch die Verwendung von Schenkeln, die seitlich
des Träger
und des Spannhebels angeordnet sind, freier Bauraum ergeben, der
beispielsweise genutzt werden kann, um den Spannhebel mit seiner
Schwenkachse weiter unten und dichter an dem Träger anzuordnen oder aber zwischen
Träger
und Spannhebel weitere Bauelemente anzuordnen, wie beispielsweise
eine Rückstellfeder.
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Alternativ
oder kumulativ zu den aufgeführten
technischen Wirkungen von erfindungsgemäßen Merkmalen nutzt eine weitere
Ausgestaltung der Erfindung die Erkenntnis aus, dass gemäß
FR 2 463 498 die Spannvorrichtung
aufwändig
herzustellen und zu montieren ist. Ohne dass eine Herstellung und
Montage der Spannvorrichtung aus dieser Druckschrift detailliert
hervorgeht, stellt diese Spannvorrichtung eine werkseitig einmalig
zu montierende und nicht im Betrieb demontierbare Baueinheit mit Spannhebel,
Achskörper
und Führungsschuh
dar. Für
die aus
FR 2 463 408 bekannte
Ausführungsform erfordert
eine Montage des Führungsschuhs
mit dem Spannhebel zunächst
das Einsetzen des Spannhebels in den Führungsschuh in eine Position,
in der wohl ein den Achskörper
bildender Bolzen von außen durch
das Lagerauge des ersten Schenkels, dann durch den Spannhebel und
zuletzt in das Lagerauge des anderen Schenkels geschoben werden
muss, wozu für
den Fall einer vermuteten Presspassungsverbindung erhebliche Montagekräfte und/oder
Wärmebehandlungen
aufgebracht werden müssen.
Alternativ sind zusätzliche
Befestigungs- oder Sicherungselemente einzusetzen wie ein Sprengring
oder ähnliches,
um zu vermeiden, dass in einem Betrieb der Achskörper wieder aus den Schenkeln
und dem Spannhebel austritt, was zu einem unter Umständen gefährlichen,
ruckartigen Versagen des Bauteiles unter Last führen könnte. Abweichend hierzu bilden
erfindungsgemäß Spannhebel
und Achskörper
eine Baueinheit, die beispielsweise bereits werkseitig gebildet
sein kann oder in einem Vormontageschritt von dem Benutzer gebildet
wird. Diese Baueinheit kann dann erfindungsgemäß als Ganzes in den Führungsschuh
eingesetzt werden und bei Bedarf wieder komplett aus diesem entnommen
werden. Ein derartiges Einsetzen kann ebenfalls bereits werkseitig
erfolgen, wodurch die werkseitige Montage vereinfacht ist, oder
von einem Benutzer vorgenommen werden. Durch Bildung einer Baueinheit
mit Spannhebel und Achskörper
kann eine fehlerhafte Montage vermieden werden und ein unbeabsichtigtes
Lösen des Achskörpers aus
dem Spannhebel auf einfache Weise zuverlässig unterbunden werden.
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Die
Ermöglichung
einer Entnahme der Baueinheit ermöglicht einen Austausch der
Baueinheit für
den Fall einer Beschädigung
von Elementen derselben. Ebenfalls möglich ist der Austausch eines Spannhebels
mit dessen Achskörper
mit einem anderen Spannhebel mit zugeordnetem Achskörper, wobei
der Spannhebel beispielsweise eine unterschiedliche Geometrie, Kröpfung und/oder
Länge besitzen
kann für
abweichende Einsatzzwecke.
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Während ein
Einsetzen eines Spannhebels und eines Achskörpers als eine Baueinheit unter
Umständen
auch für
die aus
EP 0 714 734
B1 bekannte Ausführungsform
möglich
ist, ermöglicht
die erfindungsgemäße Ausgestaltung
erstmals eine derartige Vereinfachung der Baueinheit und Entnahme
derselben für
eine dreiteilige Spannvorrichtung, bei der der Führungsschuh Schenkel besitzt,
die seitlich sowohl des Trägers
als auch des Spannhebels angeordnet sind.
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Für eine alternative
Ausgestaltung der Erfindung bildet der Achskörper nicht mit dem Spannhebel
eine Baueinheit, sondern vielmehr mit dem Führungsschuh, wodurch sich zu
den zuvor erläuterten technischen
Wirkungsweisen und Vorteilen entsprechende Wirkungen und Vorteile
ergeben.
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In
den zuvor erläuterten
Baueinheiten kann der Achskörper
fest mit dem Führungsschuh
bzw. dem Spannhebel verbunden sein oder aber verdrehbar gegenüber diesem
gelagert sein. Ein Einsetzen und eine Entnahme der Baueinheit erfolgt
vorzugsweise durch eine geeignete Ausnehmung oder Nut des Führungsschuhs,
wobei diese Ausnehmung beispielsweise in Längsrichtung orientiert ist
und quer zur Längsrichtung
eine Erstreckung besitzt, die größer ist
als die Länge
des Achskörpers.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann eine derartige Ausnehmung
multifunktional genutzt werden, wenn diese einerseits dazu dient,
die Baueinheit einzusetzen und/oder zu entnehmen, sowie andererseits
dazu dient, in montiertem Zustand der Spannvorrichtung den Träger durch
den Führungsschuh
hindurchtreten zu lassen.
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Wie
zuvor erwähnt
kann der sich erfindungsgemäß ergebende
freie Bauraum zwischen Spannhebel und einer Oberseite des Trägers dazu
genutzt werden, dass zwischen einer Unterseite des Spannhebels und
einer Oberseite des Trägers
eine Federelement angeordnet ist. Ein derartiges Federelement kann
dazu dienen, ohne entsprechende Beaufschlagung durch das Betätigungselement
den Spannhebel in eine Ausgangsstellung zu verschwenken, die insbesondere
von dem einzuspannenden Werkstück weg
gerichtet ist. Andererseits kann eine Federelement dazu dienen,
den Achskörper
an eine Mantelfläche
eines Lagerauges anzupressen. Bei einem derartigen erfindungsgemäß eingesetzten
Federelement kann es sich um ein beliebiges Federelement handeln,
insbesondere eine um die Schwenkachse wirkende Torsionsfeder oder
eine in die Umfangsrichtung des Spannhebels wirkende gerade oder
gekrümmte
Feder, ein elastomeres Federelement, ein Biegeelement oder ähnliches.
Vorzugsweise ist die Rückstellfeder
als eine Blattfeder ausgebildet aus einem Federstahl, die in einem
Endbereich mit dem Führungsschuh
verschraubt ist und in einem anderen Endbereich, ggf. unter Vorspannung,
an dem Spannhebel anliegt oder umgekehrt. Zusätzlich kann die Blattfeder
den Lagerkörper
an die Mantelfläche
des Lagerauges anpressen, beispielsweise in einem mittigen Bereich
der Blattfeder.
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Da
erfindungsgemäß freier
Bauraum zwischen der Oberseite des Trägers und der Unterseite des
Spannhebels gegeben sein kann, schlägt eine weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung
vor, dass zwischen der Unterseite des Spannhebels oder der Schwenkachse
und einer Oberseite des Trägers
ein Spalt gebildet ist, der kleiner ist als 1 cm, insbesondere kleiner
ist als 0,5 cm, beispielsweise kleiner als 0,3 cm. Hierdurch kann
die Bauhöhe
der Spannvorrichtung zumindest im Bereich der Schwenkachse deutlich
gegenüber
den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen reduziert werden.
Unter Umständen
zieht eine derartige Verringerung der Bauhöhe im Bereich der Schwenkachse
auch eine Verringerung der Bauhöhe im
Bereich des Betätigungselementes
nach sich, was eine verbesserte Bedienung des Betätigungselementes
bedingt und die Dimensionierung des Betätigungselementes und damit
dessen Steifigkeit verringern kann.
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Für eine weitere
erfindungsgemäße Ausgestaltung
besitzt der Spannhebel zwei beidseitig des Spannhebels angeordnete
Fortsätze,
die den Achskörper
bilden. Diese können
beispielsweise mit dem Spannhebel verschweißt sein oder über eine
Presspassung in eine geeignete Bohrung des Spannhebels eingeführt sein.
Die Fortsätze
können
dann an einer Mantelfläche
eines Lagerauges gelagert sein.
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Für den Fall,
dass die Fortsätze
eine zumindest teilzylinderförmige
Mantelfläche
aufweisen, kann es vorteilhaft sein, wenn diese zur Bildung einer Schwenklagerung
jeweils zur Anlage an eine zumindest teilzylinderförmige Mantelfläche eines
Lagerauges kommen. Somit ergibt sich eine großflächige, teilzylinderförmige Kontaktfläche zwischen
den Fortsätzen
und dem Lagerauge, wodurch eine gute Führung während der Schwenkbewegung sowie
eine vorteilhafte Krafteinleitung sowohl in die Fortsätze als auch
in das Lagerauge gegeben ist.
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Für eine alternative
Ausgestaltung kann gemäß
EP 0 391 346 der Querschnitt
der Fortsätze
eine gekrümmte,
insbesondere elliptische Kontur besitzen, die an einer abweichenden
Kontur eines Lagerauges, beispielsweise einer geradlinigen Kontur
zur Anlage kommt, was den Vorteil haben kann, dass mit einer Verschwenkung
des Spannhebels der Ort der Schwenkachse wandert, wodurch die Kräfteverhältnisse
an dem Spannhebel unabhängig
von dem Schwenkwinkel gehalten werden können bei entsprechender Vorgabe
der Kontur der Fortsätze und/oder
des Lagerauges, vgl. hierzu im Detail
EP
0 391 346 . Ebenfalls möglich
ist, dass zwischen den Fortsätzen
und der diese abstützenden
Kontur ein weiterer Freiheitsgrad für eine Längsverschiebung realisiert
ist.
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Eine
verbesserte Führung
des Führungsschuhs
gegenüber
dem Träger
kann sich ergeben, wenn der Träger
eine seitliche, in Richtung der Längsachse orientierte Nut aufweist,
in der Stege des Schenkels quer zu der Längsachse geführt sind.
Eine derartige Führung
kann beispielsweise mit beiden Richtungssinnen in Richtung der Spannkraft
erfolgen, so dass einerseits die Bewegung des Führungsschuhs weg von dem Grundkörper vermieden
ist, wozu eine Begrenzung der Nut die Anlagefläche bildet. Andererseits gibt
die gegenüberliegende
Begrenzungsfläche
der Nut die Position des Führungsschuhs
in Richtung nach unten vor für
den Fall, dass der Führungsschuh
nicht mit Spannkräften
beaufschlagt ist. Ebenfalls möglich
ist, dass durch den Boden der Nut eine Führung in einer horizontalen
Ebene und quer zur Längsachse
der Spannvorrichtung erfolgt.
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Während der
Spannhebel besonders einfach integral mit den Fortsätzen als
ein Gussteil hergestellt werden kann, hat die Erfindung weiterhin
erkannt, dass es möglich
ist, den Träger
und/oder den Führungsschuh
in einem Strangpressverfahren, ggf. mit spanender Nachbearbeitung,
herzustellen.
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Eine
vereinfachte Bedienung der Spannvorrichtung ergibt sich, wenn sowohl
das Betätigungselement
als auch das Befestigungselement für die Befestigung des Trägers an
dem Grundkörper
Betätigungsflächen für dasselbe
Werkzeug aufweisen. Beispielsweise kann das Betätigungselement als Schraube
mit einem Innensechskant ausgebildet sein, dessen Durchmesser dem
Durchmesser eines Innensechskantes für Befestigungsschrauben des Trägers an
dem Spanntisch entspricht.
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Ein
weiterer Vorschlag der Erfindung betrifft die Ausgestaltung des
Trägers.
Für den
hier vorliegenden Fall eines dreiteiligen Bauteils schlägt die Erfindung
vor, den Träger
zumindest über
einen Teil seiner Längserstreckung
mit einem Doppel-T-Querschnitt auszubilden, wobei der Doppel-T-Querschnitt automatisch
eine Nut bildet, die in dem zuvor erläuterten Sinne genutzt werden
kann. Weiterhin kann durch Einsatz des Doppel-T-Querschnittes das
Flächenträgheitsmoment
des Trägers
erhöht
werden, wodurch unerwünschte
Durchbiegungen des Trägers reduziert
werden können.
Darüber
hinaus stellt das unten liegende, umgekehrte T eine gegenüber dem Stand
der Technik verbreiterte Auflagefläche des Trägers an dem Spanntisch bereit,
so dass eine gute Abstützung
und Momentaufnahme gegeben ist.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung
genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer
Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ
zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen
erzielt werden müssen.
Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten
Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander
sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen.
Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen
der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls
abweichend von den gewählten
Rückbeziehungen
der Patentansprüche
möglich
und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in
separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung
genannt werden. Diese Merkmale können
auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso
können in
den Patentansprüchen
aufgeführte
Merkmale für weitere
Ausführungsformen
der Erfindung entfallen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter
bevorzugter Ausführungsbeispiele
weiter erläutert
und beschrieben.
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1 zeigt
einen Träger
einer Spannvorrichtung in einer teilgeschnittenen Seitenansicht.
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2 zeigt
den Träger
gemäß 1 in
einem Querschnitt II-II.
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3 zeigt
einen Führungsschuh
einer Spannvorrichtung in einem Halblängsschnitt III-III.
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4 zeigt
den Führungsschuh
gemäß 3 in
einem Querschnitt IV-IV.
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5 zeigt
den Führungsschuh
gemäß 3 und 4 in
einem Horizontalschnitt V-V.
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6 zeigt
den Führungsschuh
gemäß den 3 bis 5 in
einer Draufsicht.
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7 zeigt
einen Spannhebel einer Spannvorrichtung in einer Seitenansicht.
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8 zeigt
den Spannhebel gemäß 7 in einem
Querschnitt VIII-VIII.
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9 zeigt
den Spannhebel gemäß 7 und 8 in
einer teilgeschnittenen Draufsicht.
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10 zeigt
eine Spannvorrichtung mit einem Träger, einem Führungsschuh
und einem Spannhebel in montiertem Zustand in einer Seitenansicht.
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11 zeigt
die Spannvorrichtung gemäß 10 in
einem Querschnitt XI-XI.
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12 zeigt
die Spannvorrichtung gemäß 10 und 11 in
einer Draufsicht.
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13 zeigt
ein Kontaktelement für
einen Einsatz im Kontaktbereich zwischen Spannhebel und Werkstück in einem
Querschnitt XIII-XIII.
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14 zeigt
eine alternative Ausgestaltung einer Verbindung eines Spannhebels
mit einem Führungsschuh.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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1 und 2 zeigen
einen Träger 1,
der gegenüber
einem für
einen Einsatz in einem Spanntisch üblichen Nuten-Stein eine verlängerte Erstreckung
in Richtung einer Längsachse 2 besitzt.
Der Träger 1 besitzt
mehrere über
seine Längsachse gleichmäßig verteilte
Durchgangsbohrungen 3, die beispielsweise mit einer Senkung
in dem einem Grundkörper 4 abgewandten
Endbereich versehen sein können,
um einen Kopf einer sich durch die Durchgangsbohrungen 3 erstreckenden
Schraube derart aufzunehmen, dass die Schraube bündig mit einer Oberseite 13 des
Trägers 1 abschließt. Der
Träger 1 besitzt
im Bereich beider Seitenflächen
korrespondierende Nuten 5, 6, die einen ungefähr U-förmigen Querschnitt
besitzen, insbesondere mit Abrundungen im Übergangsbereich von dem Grundschenkel 7,
der einen Boden 8 bildet, zu den Seitenschenkeln 9, 10,
die Anlageflächen 11, 12 bilden.
Zumindest in einem Endbereich kann sich in horizontaler Richtung
und quer zur Längsachse
des Trägers 1 eine
Durchgangs- oder Sacklochbohrung 34 oder eine Gewindebohrung
erstrecken, die von dem Boden 8 der Nut 5 ausgeht,
vorzugsweise im Übergangsbereich
zu einem benachbarten Seitenschenkel 9, 10.
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3 bis 6 zeigen
einen Führungsschuh 14.
Zur Vereinfachung werden bei den Merkmalen und der Beschreibung
der Erfindung Orientierungen wie "horizontal" und "vertikal" verwendet für einen Einsatz der Spannvorrichtung
auf einem Spanntisch mit horizontaler Spannfläche. Es versteht sich, dass
für einen
Einsatz der Spannvorrichtung mit abweichender Orientierung oder
abweichenden Spannvorrichtungen die Orientierungen entsprechend
angepasst werden müssen.
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Der
Führungsschuh 14 ist
im Wesentlichen symmetrisch zu einer vertikalen Längsmittelachse ausgebildet
und verfügt über eine
in den Ansichten gemäß 5 und 6 erkennbare
horizontale U-förmige
Grundkontur, bei der der mittige Schenkel des U mit einer verbreiterten
Platte 15 gebildet ist, die sich ungefähr über die halbe Längserstreckung
des Führungsschuhs 14 erstreckt.
Auf beiden Seiten der Platte 15 sind sich in vertikaler
Richtung nach oben und unten erstreckende Schenkel 16, 17 oder
Wangen angeordnet, wobei die Platte 15 fest mit den Schenkeln 16, 17 verbunden
ist, und zwar in vertikaler Richtung ungefähr mittig an den Schenkeln 16, 17.
Die Schenkel 16, 17 besitzen jeweils ein Lagerauge 18, 19,
die fluchtend zueinander und quer zur Längsachse 2 angeordnet
sind. Die Lageraugen 18, 19 besitzen eine obere
gekrümmte
Mantelfläche 20, 21.
Die Lageraugen 18, 19 sind ungefähr auf Höhe der Platte 15 angeordnet
oder geringfügig
oberhalb derselben. Die Lageraugen 18, 19 sind
in Umfangsrichtung geschlossen von den Schenkeln 16, 17 begrenzt.
Zwischen den Schenkeln 16, 17 ist ein in Richtung
der Längsachse
durchgehender Freiraum 22 gebildet, welcher durch parallele
oder leicht V-förmig
geneigte Innenseiten 23, 24 der Schenkel 16, 17 begrenzt
ist.
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Unterhalb
der Platte 15 bildet der Führungsschuh eine T-förmige Nut 25 mit
einer von dem Querschenkel des T gebildeten Ausnehmung 45.
Die Nut 25 ist nach unten offen und in Richtung der Längsachse 2 orientiert.
Die Schenkel 16, 17 besitzen in den unteren Endbereichen
radial nach innen abgewinkelte Stege 26, 27, deren
Oberseiten Gegenflächen 28, 29 bilden,
mit denen die Ausnehmung 45 begrenzt ist. Der Querschnitt
der Nut 25 ist korrespondierend zu dem Querschnitt des
oberen T des Trägers 1 ausgebildet,
so dass der Träger 1 in
die Nut 25 eingeführt
werden kann, wobei die Schenkel 16, 17 mit den
unteren Bereichen seitlich die obere Hälfte des Trägers 1 umgreifen und
die Stege 27, 26 in die Nuten 5, 6 eintreten.
Eine horizontale Führung
quer zur Längsachse 2 kann
gegeben sein durch Anlage der innenliegenden Stirnflächen der
Stege 26, 27 an dem Boden 8 der Nuten 5, 6 oder
der Seitenflächen des
Bereiches des Trägers 1 an
den Innenflächen
der Schenkel 16, 17. Eine Abstützung des Führungsschuhs 14 nach
unten kann durch Anlage der Unterseite der Platte 15 an
die Oberseite 13 des Trägers 1 gegeben
sein oder durch Anlage der Unterseite der Stege 26, 27 an
die Anlagefläche 12 der
Nuten 5, 6. Eine Bewegung des Führungsschuhs 14 gegenüber dem
Träger 1 nach
oben ist dadurch vermieden, dass die Gegenflächen 28, 29 zur
Anlage an die Anlageflächen 11, 12 kommen.
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Im
Bereich der Unterseite der Platte 15 ist eine Ausnehmung 30 oder
Ausfräsung
vorgesehen, im Bereich welcher ein in den Figuren nicht dargestelltes
Federelement mit dem Führungsschuh 14 verbunden
sein kann, wozu der Führungsschuh 14 im
Bereich der Ausnehmung 30 eine vertikal orientierte durchgehende
Gewindebohrung 31 besitzt, in die eine geeignete Schraube
zur Befestigung des Federelementes an dem Führungsschuh 14 einschraubbar
ist. Ein derartiges Federelement drückt beispielsweise den Führungsschuh
nach oben, so dass die Gegenflächen 28, 29 zur
Anlage an den Anlageflächen 12 kommen.
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Im
unteren Endbereich des Steges 27 besitzt dieser eine in
Richtung der Längsachse 2-2 orientierte
Ausnehmung oder Ausfräsung 32,
die mit einer Anschlagfläche 33 endet.
Ein Verschiebe-Freiheitsgrad des Führungsschuhs 14 gegenüber dem
Träger 1 in
Richtung der Längsachse 2-2 wird
dadurch begrenzt, dass ein in der Bohrung 34 angeordneter
Stift, der nicht zwingend aus der Nut 5 über die
Seitenflächen
des Trägers 1 herausstehen
muss, zur Anlage an die Anschlagfläche 33 kommt. Durch
die Bereitstellung der Ausnehmung 32 mit Anschlagfläche 33 kann
ein "Teleskopieren" des Führungsschuhs
ermöglicht
werden.
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In 7 bis 9 ist
ein Spannhebel 35 dargestellt, der zwei Schenkel 36, 37 besitzt,
in deren Verbindungsbereich die Schwenkachse 38 angeordnet
ist. In dem Bereich des freien Endbereiches des Schenkels 36 besitzt
dieser eine horizontale und quer zur Längsachse orientierte Bohrung 39,
die als Durchgangsbohrung, Sacklochbohrung oder mit einem Gewinde
ausgebildet sein kann. Im Bereich des gegenüberliegenden Endbereiches des
Schenkels 37 ist eine ungefähr vertikal orientierte oder
in eingebautem Zustand ungefähr
senkrecht zur Platte 15 orientierte Gewindebohrung 40 vorgesehen.
Quer zur Zeichenebene gemäß 7 erstrecken
sich beidseitig Fortsätze 41, 42,
die einen ungefähr
elliptischen Querschnitt besitzen, im unteren Endbereich des Verbindungsbereiches
der Schenkel 36, 37 angeordnet sind und einen
Achskörper 50 bilden.
Die Fortsätze 41, 42 besitzen
eine oben liegende Anlagefläche 43,
die gekrümmt
ausgebildet ist.
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Die
Schenkel 36, 37 des Spannhebels 35 können je
nach den Krafterfordernissen und den zurückzulegenden Wegen im Zuge
einer Verspannung eines Werkstückes
gleiche oder unterschiedliche Längen
aufweisen und, wie aus 7 ersichtlich, gekröpft ausgebildet
sein, um einerseits die Gewindebohrung 40 in eine gewünschte Höhe zu bringen
und andererseits durch eine Kröpfung
des Schenkels 36 eine geeignete Geometrie zu finden, die
besonders vorteilhaft an einem zu verspannenden Werkzeug vorbeigeführt werden
kann.
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10 bis 12 zeigen
eine Spannvorrichtung 54 in zusammengebautem Zustand, für die der
Träger 1 über eine
Befestigungsschraube 44, die sich durch eine Durchgangsbohrung 3 hindurch
erstreckt, beispielsweise über
einen Nutenstein, mit einem Grundkörper 4, insbesondere
einem Spanntisch, verbunden ist.
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Eine
Erstreckung der in Richtung der Längsachse 2-2 orientierten
Ausnehmung 45 der Nut 25 des Führungsschuhs 14 in
Querrichtung ist größer gewählt als
der Abstand der außen
liegenden Stirnseiten der Fortsätze 41, 42.
Weiterhin ist die Erstreckung der Ausnehmung 45 in vertikaler
Richtung größer als
die Abmessung der Fortsätze 41, 42 in
vertikaler Richtung. Dies hat zur Folge, dass es möglich ist,
eine mit dem Spannhebel 35 und den Fortsätzen 41, 42 gebildete
Baueinheit 51 durch die Ausnehmung 45 zwischen
die Schenkel 16, 17 des Führungsschuhs 14 einzuführen und
in einem Übergangsbereich
von der Ausnehmung 45 zu den Lageraugen 18, 19 zu
bringen, von wo die Anlageflächen 43 der
Fortsätze 41, 42 in
Kontakt mit den gekrümmten
Mantelflächen 20, 21 der
Lageraugen 18, 19 gebracht werden und beispielsweise über das
Federelement in Kontakt mit diesen gehalten werden. Während des
Einführens
kann es daher erforderlich sein, dass Federelement vorzuspannen.
Die Einführung der
Fortsätze
in die Lageraugen 18, 19 erfolgt damit zunächst in
einer Bewegung in Längsrichtung
der Längsachse 2-2 und
dann durch Bewegung nach oben in Richtung der Mantelflächen 20, 21.
Eine Demontage ist in Folge der Krümmung der Mantelflächen 20, 21 ebenfalls
nur durch eine Bewegung der Fortsätze 41, 42 nach
unten möglich,
was eine Bewegung entgegen der Spannrichtung bedeuten würde und
mit einer zusätzlichen
Beaufschlagung des Federelementes einhergehen kann.
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Nach
einer derartigen Vormontage des Spannhebels 35 in dem Führungsschuh 14 kann
der Führungsschuh
in Richtung der Längsachse 2-2 auf den
Träger 1 aufgeschoben
werden, wobei der Träger 1 in
die Nut 25 des Führungsschuhs 14 eintritt. Da
der Träger 1 zumindest
teilweise die Ausnehmung 45 der Nut 25 ausfüllt, kann
der Spannhebel 45 nun nicht mehr aus dem Führungsschuh 14 beabsichtigt
oder unbeabsichtigt entfernt werden, solange der Träger 1 in
dem Führungsschuh 14 angeordnet ist.
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In
die Gewindebohrung 40 ist ein Gewindebolzen 46 eingeschraubt,
der in seinem dem Grundkörper 4 zugewandten
Endbereich einen Kugelkopf 47 trägt mit einem Anlageteller 48 mit
unter Umständen
vergrößertem Querschnitt.
Mit dem Einschrauben des Gewindebolzens 46 in die Gewindebohrung 40 kommt
der Anlageteller 48 zur Anlage an die Oberseite der Platte 15.
Mit zunehmender Verspannung eines Werkstückes wird eine zunehmende Axialkraft
in dem Gewindebolzen 46 erzeugt, die auf den Spannhebel 35 wirkt
und ein entgegen dem Uhrzeigersinn orientiertes Moment um die Schwenkachse 38 erzeugt,
welche geneigt ist, den freien Endbereich des Schenkels 36 in
Richtung des Grundkörpers 4 zu pressen,
wodurch zwischen Grundkörper
und diesem Endbereich ein Werkstück
eingespannt werden kann. Zur Bereitstellung einer definierten Anlagefläche, auch
für unterschiedliche
Schwenkwinkel des Spannhebels 35, kann der vorgenannte
Endbereich ein im Wesentlichen U-förmiges Anpresselement 49 besitzen,
vgl. 13. Das Anpresselement besitzt im Bereich von
Seitenschenkeln Bohrungen, über
die die Anpressplatte 49 verschwenkbar um eine durch die
Bohrungen vorgegebene Achse mit den Bohrungen 39 des Spannhebels 35 in
an sich bekannter Weise verbindbar ist, bspw. über Schrauben oder Stifte.
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Die
Erstreckung des Spannhebels quer zu der Längsachse 2-2 in horizontaler
Richtung ist derart gewählt,
dass der Spannhebel für
die beschriebene Montage und Demontage in den Freiraum 22 eingeführt werden
kann und hier in Richtung der Längsachse 2-2 verschiebbar
ist sowie auch zur Herstellung des Kontaktes der Anlageflächen 43 mit
den Mantelflächen 20, 21 beweglich
ist. In der Montagestellung können
die innen liegenden Seitenflächen der
Schenkel 16, 17 eine Führung für den Spannhebel 35 bilden.
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14 zeigt
eine alternative Ausgestaltungsform der Erfindung, bei der die Schenkel 16a, 17a nicht
mit Lageraugen ausgebildet. Vielmehr erstreckt sich durch Schenkel 16a, 17a im
Bereich einer Querbohrung ein Achskörper 50a, der beispielsweise
als Lagerbolzen ausgebildet sein kann und fest mit den Schenkeln 16a, 17a verbunden
ist, beispielsweise über
eine Presspassung. In diesem Fall besitzt der Spannhebel 35a in
seinem unteren Endbereich im Bereich der Schwenkachse 38a-38a einen
Schlitz 52, in den mit einer Montage der Achskörper 50a eingeführt werden
kann, wobei in einer montierten Stellung eine Begrenzung des Schlitzes 52 in
vertikaler Richtung eine Anlagefläche für den Achskörper 50a bildet. Weiterhin
ist in 14 ein Federelement 53 dargestellt,
wie dieses auch für
die in den 1 bis 12 dargestellte
Ausführungsform
zum Einsatz kommen kann.
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- 1
- Träger
- 2
- Längsachse
- 3
- Durchgangsbohrungen
- 4
- Grundkörper
- 5
- Nut
- 6
- Nut
- 7
- Grundschenkel
- 8
- Boden
- 9
- Seitenschenkel
- 10
- Seitenschenkel
- 11
- Anlagefläche
- 12
- Anlagefläche
- 13
- Oberseite
- 14
- Führungsschuh
- 15
- Platte
- 16
- Schenkel
- 17
- Schenkel
- 18
- Lagerauge
- 19
- Lagerauge
- 20
- Mantelfläche
- 21
- Mantelfläche
- 22
- Freiraum
- 23
- Innenseite
- 24
- Innenseite
- 25
- Nut
- 26
- Steg
- 27
- Steg
- 28
- Gegenfläche
- 29
- Gegenfläche
- 30
- Ausnehmung
- 31
- Gewindebohrung
- 32
- Ausnehmung
- 33
- Anschlagfläche
- 34
- Bohrung
- 35
- Spannhebel
- 36
- Schenkel
- 37
- Schenkel
- 38
- Schwenkachse
- 39
- Bohrung
- 40
- Gewindebohrung
- 41
- Fortsatz
- 42
- Fortsatz
- 43
- Anlagefläche
- 44
- Befestigungsschraube
- 45
- Ausnehmung
- 46
- Gewindebolzen
- 47
- Kugelkopf
- 48
- Anlageteller
- 49
- Anpressplatte
- 50
- Achskörper
- 51
- Baueinheit
- 52
- Schlitz
- 53
- Federelement
- 54
- Spannvorrichtung