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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anschlagvorrichtung für eine Vakuumspannplatte, mit einem Gehäuse, das in die Vakuumspannplatte einsetzbar ist, und mit einem in dem Gehäuse gelagerten Anschlagkörper, der in einer Grundstellung über eine Oberseite des Gehäuses übersteht und der gegen eine elastische Rückstellkraft in das Gehäuse eindrückbar ist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung, auf eine Vakuumspannplatte, in die derartige Anschlagvorrichtungen eingesetzt oder integriert sind.
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Eine Anschlagvorrichtung, wie sie Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, dient z. B. zum definierten Ausrichten von Werkstücken gegenüber dem Koordinatensystem einer die Vakuumspannplatte aufweisenden Werkzeugmaschine. Bei den Werkstücken kann es sich um Ausgangsmaterial aber auch um bereits teilweise bearbeitete Objekte handeln.
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STAND DER TECHNIK
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Es sind Anschlagvorrichtungen mit Anschlagkörpern bekannt, die gegenüber einer Werkstückauflagefläche beispielsweise einer Vakuumspannplatte einer Werkzeugmaschine im Betrieb der Werkzeugmaschine feststehen, d. h. weder in Richtung der Hauptebene der Werkstückauflagefläche noch in diese hinein beweglich sind, weil es sich beispielsweise um in Sackbohrungen in der Werkstückauflagefläche eingesetzte Anschlagstifte handelt. Bei derartigen festen Anschlagstiften besteht die Gefahr, dass ein Werkzeug der jeweiligen Werkzeugmaschine, mit dem ein an den Spannstiften anliegendes Werkstück bearbeitet wird, mit den Spannstiften kollidiert. Je nach Art des Werkzeugs sind hiermit erhebliche Beschädigungsgefahren für die jeweilige Werkzeugmaschine verbunden. Diese Beschädigunggefahren sind beispielsweise besonders hoch, wenn ein Fräser zur Bearbeitung eines Werkstücks aus Kunststoff mit einem gehärteten Anschlagstift bei hoher Vorschubgeschwindigkeit kollidiert.
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Zur Vermeidung der geschilderten Problematik sind Anschlagvorrichtungen bekannt, die ein Gehäuse aufweisen, das so in eine Vakuumspannplatte einsetzbar ist, dass seine Oberseite mit der Oberseite der Vakuumspannplatte fluchtet, und bei denen in dem Gehäuse ein Anschlagkörper gelagert ist, der in einer Grundstellung über die Oberseite des Gehäuses übersteht und der motorisch in das Gehäuse einfahrbar ist. Das Einfahren des Anschlagkörpers kann dabei von einer Steuerung der Werkzeugmaschine mit dem Verfahren eines Werkzeugs der Werkzeugmaschine so koordiniert werden, dass sich der Anschlagkörper aus dem Verfahrweg des Werkzeugs herausbewegt, bevor es zu einer Kollision kommt. Diese bekannten Anschlagvorrichtungen mit motorisch einfahrbarem Anschlagkörper sind aber sehr aufwändig und kostspielig, sowohl was Ihren eigentlichen Aufbau als auch was ihren Anschluss an die Steuerung der jeweiligen Werkzeugmaschine anbelangt.
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Des Weiteren sind Anschlagvorrichtungen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 bekannt, die einen in einem Gehäuse gelagerten Anschlagkörper aufweisen, welcher in einer Grundstellung über die Oberseite des Gehäuses übersteht und welcher gegen eine elastische Rückstellkraft in das Gehäuse eindrückbar ist. So ist es möglich, Werkstücke auch über eine solche Anschlagvorrichtung, hinweg anzuordnen, ohne dass deren Anschlagkörper zuvor entfernt werden muss. Der Anschlagkörper lässt sich vielmehr von dem jeweiligen Werkstück leicht wegdrücken. Dies geschieht bei der bekannten Anschlagvorrichtung aber nur dann, wenn ihr Anschlagkörper gerade nicht zur Ausrichtung des Werkstücks verwendet wird sondern hierfür beispielsweise ein anderer Anschlagkörper einer anderen Anschlagvorrichtung genutzt wird.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anschlagvorrichtung aufzuzeigen, die mit geringem Aufwand die geschilderten Kollisionsgefahren zwischen einem Werkzeug einer Werkzeugmaschine und dem Anschlagkörper der Anschlagvorrichtung beseitigt.
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LÖSUNG
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Anschlagvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vakuumspannplatte mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 13 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche 2 bis 11 betreffen bevorzugte Ausführungsformen der neuen Anschlagvorrichtung. Der Patentanspruch 12 betrifft eine Vakuumspannplatte mit mehreren Anschlagaufnahmen, wobei mindestens eine der Anschlagaufnahmen eine der neuen Anschlagvorrichtungen und in mindestens eine andere der Anschlagaufnahmen ein Blindstopfen eingesetzt ist.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bei der neuen Anschlagvorrichtung, die speziell für eine Vakuumspannplatte vorgesehen ist, ist eine Vakuumkammer in dem Gehäuse nach oben durch den Anschlagkörper begrenzt und weist eine Anschlussleitung auf, über die sich ein an der Vakuumspannplatte angelegter Unterdruck so bis in die Vakuumkammer des eingesetzten Gehäuses auswirkt, dass Atmosphärendruck über der Oberseite des Gehäuses, die mit der Oberseite der Vakuumspannplatte fluchtet, den Anschlagkörper in das Gehäuse eindrückt. Die neue Anschlagvorrichtung nutzt so den im Betrieb einer Vakuumspannplatte aufgebrachten Unterdruck aus, um den Anschlagkörper in das Gehäuse einzufahren. Dieses Einfahren erfolgt im Wesentlichen zeitgleich mit dem Spannen eines an dem Anschlagkörper anliegenden Werkstücks auf der Vakuumspannplatte, dabei aber so, dass das jeweilige Werkstück bereits auf der Spannplatte fixiert ist, bevor der Anschlagkörper ganz in das Gehäuse der Anschlagvorrichtung eingefahren ist und damit seine Funktion als Anschlag verliert. So wird das Werkstück auf der Vakuumspannplatte bereits fixiert, bevor ein maximaler Unterdruck an die Vakuumspannplatte angelegt ist, und ein zum vollständigen Einfahren des Anschlagkörpers in das Gehäuse notwendiger Unterdruck in der Vakuumkammer innerhalb des Gehäuses kann so abgestimmt sein, dass er erst kurz vor dem Erreichen des maximalen Unterdrucks an der Vakuumspannplatte erreicht wird. Durch die Ausbildung der Anschlussleitung zwischen der Vakuumspannplatte und einer Vakuumkammer oder Vakuumkanälen, über die der Unterdruck an die Vakuumspannplatte angelegt wird, kann auch eine gezielte zeitliche Verzögerung zwischen der Ausbildung des maximalen Unterdrucks an der Vakuumspannplatte und in der Vakuumkammer eingestellt werden. In jedem Fall ist der Anschlagkörper der neuen Anschlagvorrichtung dann, wenn das Werkstück mit maximalem an die Vakuumspannplatte angelegten Unterdruck gespannt ist, so in das Gehäuse der Anschlagvorrichtung eingefahren, dass keine Kollision mit einem das Werkstück bearbeitenden Werkzeug der Werkzeugmaschine möglich ist. Wenn das an die Vakuumspannplatte angelegte Vakuum zurückgeführt wird, wird der Anschlagkörper der neuen Anschlagvorrichtung durch die auf ihn wirkende elastische Rückstellkraft wieder ausgefahren und kann so seine Funktion als Anschlag, beispielsweise beim Aufnehmen des Werkstücks von der Spannplatte wieder voll erfüllen. Der besondere Vorteil der neuen Anschlagvorrichtung besteht dann, dass ihr Anschlagkörper automatisch dann eingefahren wird, wenn er aufgrund eines bereits hohen an die Vakuumspannplatte angelegten Unterdrucks und entsprechend hohen Spannkräften auf das jeweilige Werkstücks nicht mehr benötigt wird, ohne dass hierfür eine separate Ansteuerung oder ein separater Antrieb notwendig wäre. Wie die folgenden Ausführungsformen zu bevorzugten Details der neuen Anschlagvorrichtung darlegen werden, ist deren Aufbau grundsätzlich einfach, wenn auch eine hohe Fertigungsgenauigkeit eingehalten werden muss.
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Bei der neuen Anschlagvorrichtung ist eine die Vakuumkammer in dem Gehäuse nach oben begrenzende Querschnittsfläche des Anschlagkörpers vorzugsweise mindestens doppelt so groß wir eine Querschnittsfläche des in der Grundstellung über die Oberseite des Gehäuses überstehenden Teils des Anschlagkörpers. Die die Vakuumkammer in dem Gehäuse nach oben begrenzende Querschnittsfläche des Anschlagkörpers bestimmt die Fläche, über die der Atmosphärendruck an der Oberseite der Vakuumspannplatte auf den Anschlagkörper einwirkt, d. h. konkret diesen in das Gehäuse eindrückt. Indem diese Querschnittsfläche vergleichsweise groß gehalten wird, steht auch eine vergleichsweise große Kraft zum Überwinden von Haft- und Gleitreibung zwischen dem über die Oberseite des Gehäuses überstehenden Teil des Anschlagkörpers und einem daran anliegenden Werkstück zur Verfügung.
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Um den Atmosphärendruck über der Oberseite des Gehäuses auf den die Vakuumkammer in dem Gehäuse nach oben begrenzenden Teil des Anschlagkörpers einwirken zu lassen, kann ein Ringraum oberhalb des die Vakuumkammer in dem Gehäuse nach oben begrenzenden Teils des Anschlagkörpers einen an die Oberseite des Gehäuses führenden Belüftungskanal aufweisen. Dieser Belüftungskanal führt dann typischerweise durch eine Wandung des Gehäuses, die dessen Oberseite um den in der Grundstellung überstehenden Teil des Anschlagkörpers herum ausbildet.
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Der über die Oberseite des Gehäuses überstehende Teil des Anschlagkörpers erstreckt sich vorzugsweise durch eine Passbohrung in der Oberseite es Gehäuses, um dem Anschlagkörper trotz seiner Beweglichkeit eine definierte Ausrichtung gegenüber dem Gehäuse zu geben.
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Wenn der die Vakuumkammer in dem Gehäuse nach oben begrenzende Teil des Anschlagkörpers und/oder der in der Grundstellung über die Oberseite des Gehäuses überstehende Teil des Anschlagkörpers zylindrisch ist, kann er durch einen Drehvorgang mit hoher Präzision kostengünstig hergestellt werden.
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Der in der Grundstellung über die Oberseite des Gehäuses überstehende Teil des Anschlagkörpers der neuen Anschlagvorrichtung kann ein abgerundetes oder bezüglich seines Umfangs eingezogenes freies Ende aufweisen, welches das Wiederausfahren des Anschlagkörpers neben einem gespannten Werkstück beim Zurückgehen des an die Vakuumspannplatte angelegten Unterdrucks erleichtert.
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Aus demselben Grund kann der in der Grundstellung über die Oberseite des Gehäuses überstehende Teil des Anschlagkörpers eine reibungsreduzierend behandelte Umfangsfläche aufweisen.
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Die elastische Rückstellkraft für den Anschlagkörper kann durch eine Druckfeder bereitgestellt werden, die innerhalb der Vakuumkammer angeordnet werden kann und so keinen zusätzlichen Bauraum beansprucht.
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Wenn das Gehäuse der neuen Anschlagvorrichtung einen Anschlagbund in radialer Ausweitung der Oberseite über die Vakuumkammer hinaus aufweist, kann sich das Gehäuse über diesen Anschlagbund an einem entsprechenden Widerlager in einer Anschlagaufnahme einer Vakuumspannplatte abstützen. Dabei kann am Außenumfang des Gehäuses eine Dichtfläche und/oder ein Dichtring zur dichtenden Anlage an einer Dichtfläche der Vakuumspannplatte vorgesehen sein.
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Insbesondere kann das Gehäuse der neuen Anschlagvorrichtung einen die Oberseite des Gehäuses um seitliche Wandungen der Vakuumkammer herum ausbildenden oberen Teil und einen den Boden der Vakuumkammer ausbildenden unteren Teil aufweisen, die beide aus Drehteilen bestehen können.
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Eine neue Vakuumspannplatte mit mehreren Anschlagaufnahmen weist in mindestens einer der Anschlagaufnahmen eine neue Anschlagvorrichtung und in mindestens einer Anschlagaufnahme einen Blindstopfen mit gleichen Außenabmessungen im Bereich der Anschlagaufnahme wie eine erfindungsgemäße Anschlagvorrichtung auf.
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Die neue Vorrichtung kann auch an eine Vakuumspannplatte für eine Werkzeugmaschine integriert sein, indem eine Vakuumkammer in der Vakuumspannplatte nach oben durch den Anschlagkörper begrenzt ist und eine Anschlussleitung aufweist, über die sich ein an die Vakuumspannplatte angelegter Unterdruck so bis in die Vakuumkammer auswirkt, dass Atmosphärendruck über die Oberseite der Vakuumspannplatte den Anschlagkörper in die Vakuumspannplatte eindrückt.
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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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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert und beschrieben.
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1 skizziert einen Vertikalschnitt durch eine in eine Vakuumspannplatte eingesetzte Anschlagvorrichtung.
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2 ist eine Seitenansicht eines Blindstopfens, der statt der Anschlagvorrichtung in die Vakuumspannplatte gemäß 1 einsetzbar ist; und
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3 ist ein Vertikalschnitt durch eine in eine Vakuumspannplatte integrierte Anschlagvorrichtung.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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In 1 ist eine Vakuumspannplatte 1 im Schnitt gezeigt, die eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 2 geringen Durchmessers aufweist. Diese Durchgangsbohrungen 2 reichen von einer Verteilerkammer 3 unterhalb der Vakuumspannplatte 1 bis an die Oberseite 4 der Vakuumspannplatte 1, auf die eine luftdurchlässige Unterlage 5 aufgelegt ist. Auf der luftdurchlässigen Unterlage 5 liegt ein Werkstück 6 auf. Durch einen gegenüber dem Atmosphärendruck in der Umgebung 7 reduzierten Unterdruck in der Verteilerkammer 3, der an der Unterseite der Vakuumspannplatte 1 anliegt, wird das Werkstück 6 gespannt, d. h. von dem positiven Differenzdruck des Atmosphärendruck auf die Oberfläche 4 bzw. die Unterlage 5 gespannt. Zur seitlichen Ausrichtung des Werkstücks 6 ist eine Anschlagvorrichtung 8 vorgesehen. Die Anschlagvorrichtung 8 weist ein Gehäuse 9 auf, dass in eine Anschlagaufnahme 10 in der Vakuumspannplatte 1 dichtend eingesetzt ist, wobei die Dichtung durch einen um das Gehäuse 9 umlaufenden Dichtring 11 zwischen einem Anschlagbund 12 des Gehäuses und einem zugehörigen Widerlager 13 der Vakuumspannplatte 1 bewirkt wird. Die Oberseite 14 des Gehäuses 9 fluchtet dabei mit der Oberseite 4 der Spannplatte 1. Aus der Oberseite 14 des Gehäuses 9 steht ein Anschlagkörper 15 nach oben vor, der in einer Passbohrung 16 in der Oberseite des Gehäuses 9 geführt ist. In dem Gehäuse 9 begrenzt der Anschlagkörper 15 eine Vakuumkammer 17 nach oben, und zwar durch einen Teil 18, der gegenüber einem über die Oberfläche 14 überstehenden Teil 19 einen vergrößerten Durchmesser aufweist. Der Teil 18 ist dichtend in dem Gehäuse 9 geführt. So liegt der Unterdruck, der sich über Anschlussleitungen 20 durch das Gehäuse 9 aus der Verteilerkammer 3 bis in die Vakuumkammer 17 ausdehnt, an der Unterseite des Teils 18 an, währende auf dessen Oberseite der Atmosphärendruck in der Umgebung 7 durch Belüftungskanäle 21 einwirkt. Ein dünner Distanzring 23 stellt dabei sicher, dass der Teil 18 des Anschlagkörpers 15 nie so von unten an dem Gehäuse 9 anliegt, dass sich der Atmosphärendruck nur über den Querschnitt der Belüftungskanäle 21 auf den Teil 18 auswirkt. Da der Atmosphärendruck größer als der an die Spannplatte 1 angelegte Unterdruck in der Verteilerkammer 3 ist, drückt die Druckdifferenz den Anschlagkörper 15 nach unten in das Gehäuse 9 hinein, und zwar gegen die elastische Rückstellkraft einer Druckfeder 22, die in der Vakuumkammer 17 angeordnet ist. Bei ausreichend großem Vakuum in der Vakuumkammer 17 wird die Rückstellkraft der Druckfeder 22 soweit überwunden, dass der Anschlagkörper 15 ganz in der Oberfläche 14 verschwindet. Dies geschieht ganz automatisch beim Spannen des Werkstücks 6 durch Anlagen von Unterdruck an die Vakuumspannplatte 1, und zwar erst dann, wenn der Unterdruck in der Verteilerkammer 3 bereits so groß ist, dass das Werkstück 6 schon auf der Oberfläche 4 fixiert ist.
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2 skizziert einen Blindstopfen 24, der statt der Anschlagvorrichtung 8 in die Anschlagaufnahme 10 gemäß 1 eingesetzt werden kann. Erweist dieselben äußeren Abmessungen wie das Gehäuse 9 auf, aber Durchgangsbohrungen 2 wie die angrenzende Spannplatte 1.
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Während 1 den Anschlagkörper 15 in seiner maximal über der Oberfläche 14 vorstehenden Stellung zeigt, d. h. ohne Unterdruck in der Vakuumkammer 17 zeigt 3 den Anschlagkörper 15 in vollständig eingezogenem Zustand. Ein weiterer Unterschied ist, dass die Anschlagvorrichtung 8 gemäß 3 kein Gehäuse 9 aufweist, sondern in die Vakuumspannplatte 1 integriert ist. D. h., die Vakuumkammer 17 ist unmittelbar in der Vakuumspannplatte 1 ausgebildet und als zusätzliches Teil neben dem Anschlagkörper 15, dem Distanzring 23, der Druckfeder 22 ist nur ein Bodenstück 25 zum unteren Abschluss der Vakuumkammer 17 vorgesehen, durch das hier auch die Anschlussleitung 20 zu der Verteilerkammer 3 unterhalb der Vakuumspannplatte 1 verläuft. Hierdurch ändert sich jedoch nichts an der grundsätzlichen Funktion der Anschlagvorrichtung 8, wie sie bereit in Verbindung mit 1 beschrieben wurde.
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Durch Auswahl der Druckfeder 22 kann der Unterdruck in der Vakuumkammer 17 eingestellt werden, der benötigt wird, um den Anschlagkörper 15 bei einem gegebenen Atmosphärendruck in der Umgebung und einem bestimmten Maß an Reibung des Anschlagkörpers 15 an dem jeweiligen Werkstück 6 zuverlässig unter die Oberfläche 4 der Vakuumspannplatte 1 einzuziehen, damit die Gefahr einer Kollision mit einem das gespannte Werkstück 6 bearbeitenden Werkzeug beseitigt wird. Dies geschieht dann ganz automatisch beim Spannen des Werkstücks 6, ohne dass die Anschlagvorrichtung 8 hierfür separat angesteuert werden müsste, allein durch den Unterdruck in der Verteilerkammer 3.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vakuumspannplatte
- 2
- Durchgangsbohrung
- 3
- Verteilerkammer
- 4
- Oberfläche
- 5
- Unterlage
- 6
- Werkstück
- 7
- Umgebung
- 8
- Anschlagvorrichtung
- 9
- Gehäuse
- 10
- Anschlagaufnahme
- 11
- Dichtring
- 12
- Radialbund
- 13
- Widerlager
- 14
- Oberfläche
- 15
- Anschlagkörper
- 16
- Passbohrung
- 17
- Vakuumkammer
- 18
- Teil
- 19
- Teil
- 20
- Anschlussleitung
- 21
- Belüftungskanal
- 22
- Druckfeder
- 23
- Distanzring
- 24
- Blindstopfen
- 25
- Bodenstück
