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Vorrichtung zum lösbaren Feststellen zweier relativ zueinander beweglicher
Bauteile bzw. Werkstücke Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lösbaren Feststellen
zweier relativ zueinander beweglicher Bauteile bzw. Werkstücke, bei der zwischen
den beiden Bauteilen eine verformbare Lamelle angebracht ist und mit einem der Teile
mit einer druckfesten Dichtung an ihren Kanten verbunden ist und bei der Einrichtungen
zur Einführung von Druckflüssigkeit zwischen die Lamelle und das diese tragende
Glied vorgesehen sind.
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Es sind Reibungskupplungen bekannt, bei denen der den Reibungsschluß
herbeiführende Teil durch Flüssigkeitsdruck ausgebaucht wird. Zu diesem Zweck hat
man schon an dem einen Teil eine Membran oder Manschette aus Leder druckdicht angebracht
oder stattdessen in dem einen Teil unter Bildung einer ausbauchbaren Wand eine Ringkammer
vorgesehen, in welche die Druckflüssigkeit eingeleitet werden kann. Die Ringkammer
kann auch durch eine aufgeschrumpfte Membranhülse abgeschlossen sein.
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Diegleichen oder ähnlichen Maßnahmen hat man auch bei hydraulischen
Spannvorgängen, insbesondere bei Werkzeugmaschinen, angewendet. Dort sind seit Jahren
sogenannte Dehndorne in Gebrauch, die eine Hohlwelle aufweisen, die sich unter Innendruck
elastisch dehnt und in einer lose aufgepaßten Hülse zur Übertragung von Haftkräften
oder Drehmomenten eine Preßpassung ergibt. Neben mechanischer Erzeugung des Innendruckes
sind seit langem auch Druckflüssigkeiten bzw. unkompressible plastische Massen zu
diesem Zweck in Verwendung, die in einer Ringkammer oder einer anderen durch die
ausbauchbare Wand abgeschlossenen Kammer eingeschlossen sind, deren Volumen veränderbar
ist.
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Sowohl bei den Reibungskupplungen aus auch bei den hydraulischen Dehndornen
ist hinter der verformbaren Wand oder Lamelle eine Kammer für das Druckmittel vorgesehen,
wobei die Verformung der Wand oder Lamelle durch Zuführendes Druckmittels in die
Kammer oder durch Einpressen eines Kolbens in die mit Druckmittel gefüllte Kammer
erreicht wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum lösbaren Feststellen
von zwei relativ zueinander beweglichen Bauteilen bzw. Werkstücken der eingangs
genannten Art zu schaffen, die bei einfacherem Aufbau eine sehr hohe Feststellkraft
zu erzeugen gestattet und zugleich eine sehr genaue Einstellung der Größe dieser
Kraftermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Lamelle
so angebracht ist, daß sie in urigespanntem Zustand unmittelbar die Oberfläche des
die Lamelle tragenden Teiles berührt und daß sich der Einlaß für die Druckflüssigkeit
an einer beträchtlich von den abgedichteten Kanten der Lamelle entfernten Stelle
befindet und seine Mündung unmittelbar an der Lamelle liegt, solange diese urigespannt
ist.
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Es ist zwar bekannt, zum Zusammenfügen und Lösen von Preßverbänden
Drucköl unmittelbar zwischen die Preßsitzflächen zudrücken. Dadurch wird die Reibung
zwischen diesen Flächen auf einige Prozent des sonst herrschenden Wertes vermindert,
und die Teile können mit einfachen Spannmitteln ineinandergeschoben oder auseinandergezogen
werden. Der Druckölkanal mündet etwa in der Mitte zwischen den Enden der Sitzflächen
in einer in der einen Sitzfläche vorgesehenen Ringnut. Bei diesem bekannten Verfahren
wird jedoch das Drucköl dazu benutzt, einen Preßsitz durch Einzwängen eines Ölfilmes
und Dehnendes einen Teils zu lösen, um .die Teile unter Ausnutzung der Schmierfähigkeit
des COlfilmes relativ zueinander bewegen zu können. Der von den Sitzflächen begrenzte
Spalt wird durch ,das Drucköl also nicht beseitigt, sondern vorübergehend vergrößert.
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Mit den Maßnahmen gemäß der Erfindung wird dagegen die Beseitigung
eines zwischen den -aneinander festzulegenden Teilen ursprünglich vorhandenen Spieles,
also ein ganz anderer Zweck, angestrebt und erreicht. Gegenüber den bekannten Dehndornen
oder dergleichen Spannvorrichtungen bietet die neue Vorrichtung einmal den Vorteil
einer wesentlich gedrängteren Bauweise, da eine hinter der Membran liegende Druckflüssigkeitskammer
ganz in Fortfall kommt. Zur Verformung der Lamelle ist nur eine sehr dünne Flüssigkeitsschicht
und daher eine so geringe
Flüssigkeitsmenge erforderlich, daß auch
bei hohem Druck die bei solchen Flüssigkeiten stets in geringem Maße vorhandene
Kompressibilität noch keine Rolle spielt. Die Flüssigkeitsschicht schiebt sich in
Form eines Keiles sehr geringer Steigung zwischen die zuvor aufeinanderliegenden
Flächen von Lamelle und dem diese tragenden Teil und gestattet daher die Erzeugung
sehr hoher, durch die Keilwirkung verstärkter Feststellkräfte. Die Größe dieser
Kräfte läßt sich bei einem solchen dünnen Flüssigkeitsfilm sehr genau steuern, da
der Einfluß des Filmes auf die Verformung der Lamelle von der eingepreßten Flüssigkeitsmenge
genau abhängt. Es ist nur eine geringe Verformung der Lamelle notwendig. Hierfür
wird nur ein kleiner Anteil des Druckes benötigt, während der Großteil des Druckes
zur Erzeugung der gewünschten Feststellkraft zur Verfügung steht.
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Die Lamelle kann die Gestalt einer Hülse aufweisen, die im Inneren
oder an der Außenfläche eines zylindrischen Trageteils mit Flüssigkeitsdichtungen
an ihren Enden angebracht ist. Die kann aber auch in Form einer ebenen oder gekrümmten
Platte ausgebildet sein, die rings an ihren Kanten gegen den tragenden Teil ebgeidichtet
ist.
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Die neue Vorrichtung ist bei Bauteilen anwendbar, die relativ zieinander
längsverschieblich und/oder drehbar sind. Sie kann sowohl dazu dienen, die beiden
Bauteile in einer vorbestimmten gegenseitigen Stellung so gegeneinander festzustellen,
daß auch bei Einwirkung sehr großer äußerer Kräfte eine Verschiebung oder Relativbewegung
nicht zu befürchten ist. Man kann mit der neuen Vorrichtung aber auch lediglich
ein unerwünschtes Spiel zwischen den beiden Bauteilen auf einfache und sichere Weise
beseitigen.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Zeichnungen an
mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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F i g. l zeigt in senkrechtem Mittelschnitt eine Anwendung der Erfindung
an einer Feststellvorrichtung für einen Drehkörper; F i g. 1 a zeigt eine Draufsicht
auf den Kopf des Drehkörpers; F i g. 2 ist eine ähnliche Schnittansicht wie F ig.
1 durch eine abgeänderte Konstruktion der Vorrichtung; F i g. 3 zeigt in Perspektive
die Anwendung der Erfindung bei längsverschieblichen Teilen; F i g. 4 ist ein vergrößerter
senkrechter Schnitt durch die Vorrichtung nach F i g. 3; F i g. 5 zeigt auseinandergezogen
in Perspektive eine Abänderung der Konstruktion von F i g. 3; F i g. 6 ist ein Axialsdhnitt
durch eine Wellenlagerung, an der die Erfindung in zwei verschiedenen Weisen angewandt
ist; F i g. 7 zeigt in einem schematischen Querschnitt eine weitere Abänderung der
Erfindung.
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In der Ausführungsform nach F i g. 1 ist ein feststehender Block
10 mit einer zylindrischen Bohrung 11 versehen, in der verschieblich
oder drehbar ein zylindrischer Drehkörper 12 mit einem Kopf 13 gelagert ist. Der
Kopf 13 kann mit einer Kurvenfläche 14 ausgeführt sein, mit der er einen
Druck in Endrichtung auf ein bewegliches Gegenglied ausüben kann, oder er kann an
seinem seitlichen Umfang mit einer zylindrischen Fläche 15 ausgestattet sein, die
zur Achse des Drehkörpers 12 außermittig liegt, so daß er auf das Gegenglied einen
seitlichen Druck ausüben kann. Die Bohrung des Blocks 10 ist bei 16 aufgebohrt,
um eine zylindrische verformbare Muffe 17 aufzunehmen, die die Lamelle bildet. Das
Innere der Muffe 17 bildet die Fortsetzung des engeren Teils der Bohrung 11 und
ergibt mit dieser eine Lagerfläche, der gegenüber der Drehkörper 12 in der Längsrichtung
gleiten oder sich drehen kann. Die Muffe 17 umfaßt im unverformten Zustand den Drehkörper
12 mit Schiebesitz und ist im Block 10 an ihren Enden mit Druckdichtungen 18 gesichert.
Diese Dichtungen können dadurch gebildet sein, daß die Enden der Muffe 17 rundherum
mit dem Block verschweißt sind, oder sie können durch zusammendrückbare Dichtungsringe
oder durch Ringe aus einer Dichtungsverbindung hergestellt sein, in denen die Enden
der Muffe sicher gelagert sind. Im Block 10
ist ein Einlaßkana119 für die
Druckflüssigkeit ausgeführt: dieser öffnet sich nach dem Außenumfang der Muffe 17.
In den Kanal 19 ist ein Ein'laßrohr 2 flüssigkeitsdicht, z. B. mit Packung 21 und
Stopfbüchsenverschraubung 22, eingesetzt. Gegenüber dem Einlaßkanal 19 ist ein Luftauslaßkanal
23 vorgesehen, in den ein Sicherheitsventil eingesetzt ist; dieses ist bei 24 angedeutet.
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Nach der Zeichnung steht der Drehkörper 12 unter der Wirkung einer
Wendelfeder 25, die ihn entweder in seiner Längsrichtung zu verschieben oder seine
Drehung um seine Achse zu bewirken bestrebt ist; sie ist zwischen den Drehkörper
und eine Stüzplatte 25 a eingesetzt. Normalerweise ist die die Lamelle bildende
Muffe 17 spannungslos, so daß sie ein freies Gleiten oder Drehen des Drehkörpers
12 gestattet. Wenn ein Druckmedium, beispielsweise eine Flüssigkeit, etwa Öl, durch
das Rohr 20 unter Druck eingeführt wird, so dringt es in den Raum zwischen der Muffe
17 und .der erweiterten Bohrung 16 im Block 10 rund um die Muffe 17 ein. Damit dient
die Druckflüssigkeit dazu, die Muffe 17 zu verformen, so daß sie sich auf den Drehkörper
12 aufpreßt und mit diesem eine Preßsitzpaarung eingeht. Das ergibt aber einen kräftigen
Widerstand gegen Verschieben oder Verdrehen des Drehkörpers 12. Das Entlastungsventil
24 hat die Aufgabe, irgendwelche Luft herauszulassen, die bei der ersten Inbetriebnahme
noch zwischen der Muffe 17 und dem Block 10 eingeschlossen sein könnte. Nummt man
den Flüssigkeitsdruck wieder weg, so kann die Muffe 17 in ihre unverformte Gestalt
zurückkehren, so daß sie .dem Verschieben oder Verdrehen des Drehkörpers 12 keinen
Widerstand mehr entgegensetzt. Wünschenswert ist eine sichere Befestigung der Muffenenden
im Block 10, die ihr Verschieben oder Verdrehen im Block verhindert.
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In F i g. 2 ist eine ähnliche Konstruktion einer Vorrichtung gezeigt.
Hier ist die die Lamelle bildende Muffe 26 nicht im Block 10 festgemacht, in dem
sich der Drehkörper verschieben oder verdrehen kann, sondern am Drehkörper. Dieser
selbst ist hier zweiteilig ausgebildet; seine beiden Teile sind beispielsweise mit
einem Gewindeende 29 am oberen Teil 28 und dem zugehörigen Muttergewinde 30 im unteren
Teil 27 zusammengeschraubt. Die .die Lamelle bildende Muffe 26 findet in
einer Eindrehung 31 im zusammengesetzten Drehkörper Aufnahme, so daß ihr äußerer
Umfang mit den Enden der Zylinderoberfläche des Drehkörpers eine zusammenhängende
Fläche bildet. Der Drehkörper ist mit axialen Bohrungen oder Kanälen 32 und 33 für
die Zuführung des Druckmediums dargestellt; Querbohrungen 34
und
35 gehen von diesen radial aus und öffnen sich nach der Innenseite der Muffe 26,
deren Enden flüssigkeitsdicht in Schweißverbindungen oder Dichtungsringen 36 und
37 am Drehkörper befestigt sind. Das Druckmedium wird der Bohrung 32 durch einen
Einlaß 38 mittels eines Speiserohres 39 zugeführt, das durch eine Packung 40 und
eine Stopfbüchsenverschraubung 41 abgedichtet ist. Am oberen Ende des Drehkörpers
führt der axiale Kanal 33 zu -einem Auslaß 42, in den ein Entlastungsventil 43 entsprechend
dem Ventil 24 von F i g. 1 eingesetzt ist. Das Speiserohr 39 ist zweckmäßig mit
Teleskopteilen 44 und 45 ausgebildet, die eine Längsverschiebung oder Drehung des
Drehkörpers 27, 28 gegenüber dem feststehenden Zuführrohr 45 gestatten.
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Die Konstruktion nach F i g. 2 hat im wesentlichen dieselbe Wirkungsweise
wie die vorher beschriebene Ausführungsform nach F i g. 1, außer daß die von der
Muffe 26 gebildete Lamelle hier nicht am Block 10, sondern am Drehkörper 27, 28
festsitzt. Wenn Druckmedium eingeführt wird, so wird die Muffe 26 verformt, so daß
sie sich mit Preßsitz in die Bohrung des Blocks 10 einschmiegt und eine Bewegung
des Drehkörpers verhindert, solange nicht der Druck in dem Spannmedium abgelassen
wird.
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F i g. 3 und 4 veranschaulichen die Anwendung der Erfindung an zwei
gegeneinander verschieblichen Teilen, die beispielsweise als ein Paar feststehender
Blöcke 46, 46 einerseits und ein Streifen oder Stab 47 andererseits, ,der zwischen
den Blöcken gleiten kann, dargestellt sind. Nach der Darstellung ist jeder Block
46 mit einer flachen dünnen Platte 48 ausgestattet, die längs ihrer Kanten mit dem
zugehörigen Block 46 verschweißt ist, um flüssigkeitsdichte Verbindungen damit herzustellen.
Die beiden Platten 48 auf den Blöcken 46 bilden die verformbaren Lamellen, zwischen
denen der Streifen oder Stab 47 eingeschoben ist, so daß sie Trag- oder Lagerflächen
für ihn bilden. Jeder Block 46 ist mit einem Einlaßkanal 49 versehen, der sich nach
dem Raum zwischen der Lamelle 48 und dar benachbarten Fläche des Blocks 46 öffnet.
Ein Einlaßrohr 50 für das Druckmedium (vorzugsweise wieder Öl) ist flüssigkeitsieht
in jeden Einlaßkanal 49 eingesetzt, wobei wieder ;eine Pachung 51 und eine Stopfbüchsenverschraubung
52 verwendet sind. Im Betrieb kann der Streifen oder Stab 47 zwischen den Lamellen
48 an den Blöcken 46 frei gleiten, solange noch kein Druckmedium (beispielsweise
eine Flüssigkeit, etwa Öl) durch die Rohre 50 hineingedrückt wird. Sobald Druckmedium
durch ein oder beide Einlaßrohre 50 unter Druck hineingefördert wird, wird die Lamelle
48 oder beide Lamellen verformt, so daß sie sich mit Preßsitz an den Streifen oder
Stab 47 anlegen und diesen gegen jede weitere Verschiebung zwischen den Blöcken
46 sperren. Beim Ablassen des Drucks können die Lamellen in ihren unverformten Zustand
zurückkehren und wieder die freie Verschiebung des Streifens oder Stabes 47 gestatten.
Bei dieser Anwendungsform der Erfindung braucht offensichtlich nur der eine der
beiden Blöcke 46 mit einer Lamelle 48 ausgestattet zu sein, während an dem anderen
Block eine glatte Anlagefläche für den Streifen oder Stab 47 genügt.
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Fi g. 5 zeigt in auseinandergezogener Perspektive eine Umkehrung der
Anordnung nach F i g. 3 und 4. Hier ist ein Stab 53 gleitfähig zwischen zwei Blöcken
46 mit einer oder mehreren Lamellen 54 versehen, die je in eine Vertiefung im Stab
53 eingelassen sind, um eine Fortsetzung der Tragfläche zu -bilden, mit der der
Stab 47 an einem der Blöcke 46 anliegt. Ein Zuführkanal 55 ist für jede Lamelle
54 im Stab 53 vorgesehen, der von der einen Seitenfläche des Stabes S zu der Innenseite
der Lamelle führt. Jeder Kanal 55 kommuniziert mit einer Längskammer 56 in einem
der Blöcke 46, durch die das Druckmedium aus einem Einlaßrohr 57 und einem Durchgangsweg
im Block zugeführt wird; auf diese Weise wird eine Längsverschiebung ermöglicht,
die der Länge der Kammer 56 entspricht, während deren ein zu einer Lamelle 54 führender
Einlaßkanal 55 mit dem Einlaßrohr 57 in Verbindung gehalten wird. Auf diese Weise
kann man über eine solche Hubstrecke der Lamelle 54 Druckmedium zuführen, um einen
Preßsitz herbeizuführen und den Stab 53 gegen weitere Bewegung zu sperren, so oft
das erforderlich ist. Hat man eine Mehrzahl plattenartiger Lamellen 54 längs des
Stabes 53 angeordnet und jede von ihnen rings um ihre Kanten gegen den Stab abgedichtet,
so wird der Bewegungsbereich vergrößert, währenddessen jederzeit ein Feststellen
bewirkt werden kann, da die Zuführkanäle 55 erst von einer und danach von einer
weiteren Lamelle oder von aufeinanderfolgenden Lamellengruppen mit der Längskammer
56 in Verbindung gebracht werden und von dort Druckmedium empfangen können.
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F i g. 6 veranschaulicht :die Anwendung der Erfindung für die Einstellung
der Lagerung einer Welle. In diesem Bild ist eine Welle 58 dargestellt, die in glatten
Lagerbüchsen 59 drehbar ist; jede dieser Büchsen kann zweiteilig sein, muß es aber
nicht, und es können fest auf der Welle sitzende Endbunde 60 zur Aufnahme des Axialdruckes
vorhanden sein. Die Lagerbüchsen 59 sind in Haltebüchsen 61 eingeschoben, diese
sind innen mit verformbaren Muffen 62 ausgekleidet, die die Lamellen bilden, und
ergeben kontraktionsfähige Verstärkungen, die das Ausmaß der Anlage zwischen Welle
58 und Lagerbüchsen 59 bestimmen. In ähnlicher Weise wirken die Endbunde 60 mit
Längsdruckringen 63 zusammen, die mit Scheiben oder Ringen 64 ausgestattet sind.
Diese bilden verformbare Lamellen, die End- oder Längsdruckflächen für die Bunde
60 darstellen. Die Haltebüchsen 61 und die Längsdruckringe 63 sind hier in einem
feststehenden Traggehäuse 65 eingebaut dargestellt; durch dieses Gehäuse und durch
die Büchsen 61 hindurch führen rohrförmige Kanäle 66 für das Druckmedium bis zu
den muffenförmigen Lamellen 62. Weitere Einführrohre 67 für Druckflüssigkeit führen
durch die Enddruckringe 63 zu den ring- oder scheibenförmigen Lamellen 64. Die Welle
58 kann beispielsweise für ein Schleifrad 68 bestimmt sein.
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Im Betrieb gestattet die Lagerung nach F i g. 6 eine Einstellung,des
Ausmaßes von Kontakt zwischen den Lagerflächen, mit denen toter Gang aufgenommen
oder eine genaue Einstellung des Ölspiels zwischen Welle und Lagerschalen nach der
Zähigkeit des Schmiermittels erzielt werden kann. Wenn die Quer-und Längslagerungen
durch Abnutzung oder durch Wechsel in der Schmiermittelzähigkeit locker geworden
sind, so braucht man nur durch die Rohre 66 und 67 in ausreichendem Maße Druckmedium
einzuführen, um die Lamellen 62 und 64 so zu verformen, daß sie das Spiel in den
Lagerungen aufnehmen. Solche Nachstellungen kann man periodisch vornehmen, und wenn
man Nachstellungen vornimmt, so wird das Druckmedium vorzugsweise
durch
die Rohre 66 zugeführt, wodurch das Druckmedium in der Lagerung eingeschlossen wird.
Man führt das Druckmedium am einfachsten durch eine Handkolbenpumpe zu. Die Muffen
62 und die Scheiben 64 mit Lamellenfunktion sind längs ihrer Ränder flüssigkeitsdicht
mit den Haltebüchsen 61 und den Enddruckringen 63 verbunden, um ein Wecksickern
von Druckmedium an diesen Rändern zu verhüten. Offensichtlich kann man je nach Wunsch
die Anordnung der Lamellen auch umkehren, so daß die Muffenlamellen 62 oder die
scheibenförmigen Lamellen 64 und die Ölzuführungen nicht an den feststehenden,
sodern -an den beweglichen Teilen angebracht werden.
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F i g. 7 zeigt schematisch die Anwendung der Erfindung an einer runden
Stange oder Säule 70 in winkelmäßig genau ausgerichteter Stellung. Eine oder mehrere
gebogene plattenförmige Lamellen 71 sind zweckmäßig gleichmäßig um die Säule herum
verteilt und werden von feststehenden Blöcken 72 getragen, so daß eine gleitende
Relativbewegung zwischen der Säule und den Blöcken 72 am Säulenumfang möglich ist.
Führt man gleichzeitig Druckmedium durch Rohre 73 allen Lamellen zu, so verformen
sich diese, und es entsteht wieder ein Preßsitz an der Säule. Damit ist diese in
irgendeiner Stellung, in der sie eingestellt worden ist, gegen Drehung gesperrt,
und diese Sperrwirkung verursacht auch nicht die geringste Störung der Einstellung.
Diese Anordnung kann man entweder in der dargestellten Form verwenden oder in einer
etwas abgeänderten Form, um die Drehsäule einer Radialbohrmaschine festzustellen.
Natürlich kann man erforderlichenfalls zwischen die Lamellen 71 und die Säule
70 polsterartige Tragflächen einschieben.
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In jeder beliebigen Ausführungsform der Erfindung, wie sie in den
Beispielen veranschaulicht wurde, kann natürlich jede Lamelle durch zwei oder mehrere
Einlaßkanäle mit Druckmedium versorgt werden, wobei die Kanäle mit passenden Abständen
angeordnet sind, um das Druckmedium über die Fläche der Lamelle zu verteilen oder
eine örtliche Druckkonzentration hervorzurufen. Die Zufuhr des Druckmediums, z.
B. Öl, zu einer Lamelle kann außerdem durch einen Flüssigkeits-, z. B. Ölbehälter,
bewirkt werden, der an dem Glied (oder seinem Träger) angebracht ist, an dem die
Lamelle festsitzt, und der mit einem beispielsweise von Hand zu bewegenden Kolben
versehen ist, um Druck auf die Flüssigkeit auszuüben und sie der Lamelle zuzuführen.
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Die Erfindung ist von besonderem Nutzen zum Feststellen eines verstellbaren
Bauteils in gewählter Einstellung, wenn das Bauteil mit sehr engen Toleranzen genau
in der eingestellten Lage festgehalten werden muß. Die Sperrung mittels der Lamellen
ist eine solche, daß keinerlei Störung der Einstellung auftritt.