DE29902777U1 - Toggle clamp device - Google Patents
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Description
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G 18624-les 26.01.1999G 18624-les 26.01.1999
FESTO AG & Co, 73734 Essiingen Kniehebel-Spannvorrichtung FE STO AG & C o, 73734 E ssiingen Knee lever clamping device
Die Erfindung betrifft eine Kniehebel-Spannvorrichtung, mit einer Betätigungseinrichtung, die ein Gehäuse mit einem rohrförmigen Mittelteil und stirnseitig daran vorgesehenen vorderen und hinteren Abschlußwänden aufweist, in dem ein axial verschiebbarer Betätigungskolben angeordnet ist, der mit einer die vordere Abschlußwand durchsetzenden Betätigungsstange verbunden ist, und mit einem an der Vorderseite der Betätigungseinrichtung angeordneten Lagerungskopf, an dem ein Spannarm verschwenkbar gelagert ist, der über einen Kniehebel mechanismus mit der Betätigungsstange in Wirkverbindung steht.The invention relates to a toggle lever clamping device, with an actuating device which has a housing with a tubular central part and front and rear end walls provided on the front side, in which an axially displaceable actuating piston is arranged, which is connected to an actuating rod passing through the front end wall, and with a bearing head arranged on the front of the actuating device, on which a clamping arm is pivotably mounted, which is operatively connected to the actuating rod via a toggle lever mechanism.
Eine Kniehebel-Spannvorrichtung dieser Art geht aus der EP 0 575 888 Bl hervor. Ihre Betätigungseinrichtung ist nach Art eines f1uidbetätigten Arbeitszylinders ausgeführt und verfügt über ein den Betätigungskolben aufnehmendes Gehäuse, das sich aus einem rohrförmigen Mittelteil und stirnseitig daran angesetzten vorderen und hinteren deckelartigen Abschlußwänden zusammensetzt. An die vordere Abschlußwand ist ein Lagerungskopf angeflanscht, der einenA toggle lever clamping device of this type is described in EP 0 575 888 Bl. Its actuating device is designed in the manner of a fluid-operated working cylinder and has a housing that accommodates the actuating piston, which consists of a tubular middle section and front and rear cover-like end walls attached to the front. A bearing head is flanged to the front end wall, which has a
schwenkbeweglichen Spannarm trägt, welcher über einen Kniehebelmechanismus mit einer die vordere Abschlußwand durchsetzenden Betätigungsstange der Betätigungseinrichtung in Antriebsverbindung steht. Durch axiales Verlagern d,er Betätigungsstange läßt sich der Spannarm wahlweise in einer beispielsweise ein Werkstück spannenden Spannstellung und einer Freigabestellung positionieren.pivoting clamping arm, which is connected via a knee lever mechanism to an actuating rod of the actuating device that passes through the front end wall. By axially displacing the actuating rod, the clamping arm can be positioned either in a clamping position for clamping a workpiece, for example, or in a release position.
Eine gewisse Unzulänglichkeit der bekannten Kniehebel-Spannvorrichtung resultiert aus der Vielzahl der erforderlichen Bauteile. Dies bedingt eine relativ umständliche Herstellung und Montage, wobei insbesondere darauf zu achten ist, daß der Lagerungskopf relativ zur Abschlußwand exakt positioniert wird, um eine störungsfreie Funktion des Kniehebelmechanismus und eine verschleißarme Bewegung der Betätigungsstange zu gewährleisten.A certain inadequacy of the known toggle lever clamping device results from the large number of components required. This makes production and assembly relatively complicated, whereby particular attention must be paid to ensuring that the bearing head is positioned precisely relative to the end wall in order to ensure trouble-free function of the toggle lever mechanism and low-wear movement of the actuating rod.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kniehebel-Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei kostengünstigerem Aufbau und unter Beibehaltung einer hohen Funktionssicherheit eine einfachere Montage gestattet.It is therefore the object of the present invention to create a toggle lever clamping device of the type mentioned above, which allows for simpler assembly while being more cost-effective and maintaining a high level of functional reliability.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die von der Betätigungsstange durchsetzte vordere Abschlußwand der Betätigungseinrichtung als einstückiger Bestandteil desTo solve this problem, it is intended that the front end wall of the actuating device, through which the actuating rod passes, is designed as an integral part of the
Lagerungskopfes ausgebildet ist.storage head is formed.
Auf diese Weise bilden die vordere Abschlußwand und der Lagerungskopf eine einstiickige Baueinheit, wobei der Lagerungskopf die Funktion der vorderen Abschlußwand mitübernimmt und mithin eine gemeinsame Montage von Abschlußwand und Lagerungskopf im Rahmen eines einzigen Arbeitsvorganges erfolgen kann. Durch die einstückige Ausbildung können bereits bei der Herstellung des Lagerungskopfes die notwendigen mechanischen Bearbeitungen so aufeinander abgestimmt werden, daß die Lagerstelle für den Schwenkarm und die Durchtrittsöffnung für die Betätigungsstange in der erforderlichen Weise korrespondieren und im späteren Betrieb, nach erfolgter Endmontage, durch Fluchtungsfehler bedingte verschleißförderne Verspannungen ausgeschlossen werden können.In this way, the front end wall and the bearing head form a one-piece construction unit, whereby the bearing head also takes over the function of the front end wall and the end wall and bearing head can therefore be assembled together in a single work process. Due to the one-piece design, the necessary mechanical processing can be coordinated with one another during the manufacture of the bearing head so that the bearing point for the swivel arm and the opening for the actuating rod correspond in the required way and, in later operation, after final assembly, tensions that promote wear caused by misalignment can be excluded.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous further developments of the invention emerge from the subclaims.
Zweckmäßigerweise ist die vordere Abschlußwand von einer Bodenplatte des Lagerungskopfes gebildet, von dem zwei einstückig angeformte Seitenwände wegragen, an denen der Spannarm gelagert ist und zwischen die die die Bodenplatte durchsetzende Betätigungsstange eintaucht. Der Lagerungskopf kann somit als U-förmiges Bauteil ausgeführt sein,The front end wall is expediently formed by a base plate of the bearing head, from which two integrally formed side walls protrude, on which the clamping arm is mounted and between which the actuating rod passing through the base plate is inserted. The bearing head can thus be designed as a U-shaped component,
dessen sich zwischen den beiden U-Schenkein erstreckender Verbindungsabschnitt die vordere Abschlußwand bildet.The connecting section extending between the two U-legs forms the front end wall.
Die Abdichtung zwischen dem rohrförmigen Mittelteil und dem die Funktion der vorderen Abschlußwand mitübernehmenden Lagerungskopf erfolgt zweckmäßigerweise durch eine dem Mittelteil axial vorgelagerte Dichtung.The seal between the tubular middle section and the bearing head, which also takes over the function of the front end wall, is expediently achieved by a seal axially positioned in front of the middle section.
Das zum Antrieb der Betätigungseinrichtung erforderliche fluidische Druckmedium wird über Fluidkanäle in die vom Betätigungskolben abgetrennten Arbeitsräume eingespeist. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn der dem vorderen Arbeitsraum zugeordnete Fluidkanal wenigstens teilweise im Lagerungskopf verläuft.The fluid pressure medium required to drive the actuating device is fed via fluid channels into the working chambers separated from the actuating piston. In this context, it is advantageous if the fluid channel assigned to the front working chamber runs at least partially in the bearing head.
Eine weitere Vereinfachung von Herstellung und Montage ergibt sich, wenn das rohrförmige Mittelteil und die hintere Abschlußwand des Gehäuses der Betätigungseinrichtung unter Bildung einer becherähnlichen Baueinheit einstückig miteinander ausgeführt sind. Die becherähnliche Baueinheit könnte beispielsweise durch Tiefziehen oder durch ein Drück- oder RoI1ierverfahren kostengünstig hergestellt werden.A further simplification of production and assembly is achieved if the tubular middle part and the rear end wall of the housing of the actuating device are made in one piece to form a cup-like structural unit. The cup-like structural unit could be manufactured inexpensively, for example, by deep drawing or by a spinning or rolling process.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Deren einzige Abbildung zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing, the only illustration of which shows
eine Kniehebel-Spannvorrichtung bevorzugten Aufbaus, wobei der Bereich der Betätigungseinrichtung und der angrenzende Abschnitt des Lagerungskopfes im Längsschnitt dargestellt si nd.a toggle lever clamping device of preferred construction, wherein the area of the actuating device and the adjacent section of the bearing head are shown in longitudinal section.
Die abgebildete Kniehebel-Spannvorrichtung enthält eine nach Art eines f1uidbetätigten Arbeitszylinders ausgeführte Betätigungseinrichtung 1, an deren Vorderseite ein Lagerungskopf 2 angeordnet ist, an dem ein Spannarm 3 um eine Schwenkachse 4 schwenkbeweglich gelagert ist.The toggle lever clamping device shown contains an actuating device 1 designed in the manner of a fluid-operated working cylinder, on the front of which a bearing head 2 is arranged, on which a clamping arm 3 is pivotally mounted about a pivot axis 4.
Die Betätigungseinrichtung 1 verfügt über ein allgemein mit Bezugsziffer 5 bezeichnetes längliches Gehäuse, das ein rohrförmiges Mittelteil 6 aufweist, an dessen rückseitigem Endbereich eine hintere Abschlußwand 7 und an dessen vorderem stirnsei ti gen Endbereich eine vordere Abschlußwand 8 vorgesehen ist. Diese beiden Abschlußwände 7, 8 definieren zusammen mit dem rohrförmigen Mittelteil 6 einen Gehäuse-Innenraum, in dem ein Betätigungskolben 12 axial verschiebbar angeordnet ist, der den Gehäuse-Innenraum unter Abdichtung axial in einen hinteren und einen vorderen Arbeitsraum 13, 14 unterteilt.The actuating device 1 has an elongated housing, generally designated by reference number 5, which has a tubular middle part 6, at the rear end area of which a rear end wall 7 is provided and at the front end area of which a front end wall 8 is provided. These two end walls 7, 8, together with the tubular middle part 6, define a housing interior in which an actuating piston 12 is arranged so as to be axially displaceable, which axially divides the housing interior into a rear and a front working space 13, 14 while sealing it.
In jeden Arbeitsraum 13, 14 mündet ein separater, in der Wandung des Gehäuses 5 verlaufender Fluidkanal 15, 16, über den hinweg die Zufuhr oder Abfuhr eines insbesondereA separate fluid channel 15, 16 runs through the wall of the housing 5 into each working chamber 13, 14, via which the supply or discharge of a fluid, in particular
von Druckluft gebildeten fluidischen Druckmediums erfolgen kann, was zweckmäßigerweise unter Verwendung einer nicht näher dargestellten Steuerventi1 anordnung erfolgt.of a fluidic pressure medium formed by compressed air, which is conveniently carried out using a control valve arrangement not shown in detail.
Mit dem Betätigungskolben 12 steht eine Betätigungsstange 17 in axial fester Mitnahmeverbindung. Beim Ausführungsbeispiel ist der Betätigungskolben 12 mit der Betätigungsstange 17 fest verschraubt.An actuating rod 17 is in an axially fixed driving connection with the actuating piston 12. In the exemplary embodiment, the actuating piston 12 is firmly screwed to the actuating rod 17.
Die Betätigungsstange 17 erstreckt sich koaxial zum Gehäuse 5, wobei sie eine axiale Durchtrittsöffnung 18 der vorderen Abschlußwand 8 unter Abdichtung durchsetzt. Bei 22 ist eine in der Durchtrittsöffnung 18 fixierte und die Betätigungsstange 17 dichtend umschließende ringförmige Dichtungsanordnung angedeutet.The actuating rod 17 extends coaxially to the housing 5, passing through an axial passage opening 18 of the front end wall 8 in a sealed manner. An annular sealing arrangement fixed in the passage opening 18 and sealingly enclosing the actuating rod 17 is indicated at 22.
Die axiale Verlagerung des Betätigungskolbens 12 hat je nach Bewegungsrichtung eine lineare Ausfahrbewegung oder Einfahrbewegung der Betätigungsstange 17 zur Folge. Diese Linearbewegung wird über einen am Lagerungskopf 2 außerhalb der Betätigungseinrichtung 1 vorgesehenen Kniehebelmechanismus 23 so auf den Spannarm 3 übertragen, daß dieser eine durch Doppelpfeil angedeutete Schwenkbewegung 24 um seine Schwenkachse 4 ausführt.The axial displacement of the actuating piston 12 results in a linear extension or retraction movement of the actuating rod 17, depending on the direction of movement. This linear movement is transmitted to the clamping arm 3 via a toggle lever mechanism 23 provided on the bearing head 2 outside the actuating device 1, so that the latter executes a pivoting movement 24 around its pivot axis 4, indicated by a double arrow.
Die Zeichnung zeigt einen Zustand, bei dem die Betäti-The drawing shows a state in which the actuation
gungsstange 17 maximal in das Gehäuse 5 eingefahren ist, wobei der Spannarm 3 eine Freigabestellung einnimmt. Beim Ausfahren der Betätigungsstange 17 verschwenkt der Spannarm 3 in eine nicht näher dargestellte Spannstellung, wobei die entsprechende Schwenkbewegung als Spannbewegung und die entgegengesetzt gerichtete Schwenkbewegung als Freigabebewegung bezeichnet sei.actuating rod 17 is maximally retracted into the housing 5, whereby the clamping arm 3 assumes a release position. When the actuating rod 17 is extended, the clamping arm 3 pivots into a clamping position not shown in detail, whereby the corresponding pivoting movement is referred to as the clamping movement and the opposite pivoting movement is referred to as the release movement.
Der Kniehebelmechanismus 23 enthält beim Ausführungsbeispiel einen drehfest mit dem Spannarm 3 verbundenen und bei Bedarf auch integral mit dem Spannarm 3 ausgeführten Schwenkhebel 25, an dem, an einer zur Schwenkachse 4 beabstandeten ersten Lagerstelle 27, ein Zwischenglied 26 angelenkt ist. Das Zwischenglied 26 ist des weiteren über eine zur ersten Lagerstelle 27 beabstandete zweite Lagerstelle 28 am außerhalb des Gehäuses 5 angeordneten äußeren Endabschnitt 32 der Betätigungsstange 17 angelenkt.In the exemplary embodiment, the toggle lever mechanism 23 contains a pivot lever 25 that is connected to the clamping arm 3 in a rotationally fixed manner and, if necessary, is also designed integrally with the clamping arm 3, to which an intermediate member 26 is articulated at a first bearing point 27 spaced from the pivot axis 4. The intermediate member 26 is also articulated via a second bearing point 28 spaced from the first bearing point 27 to the outer end section 32 of the actuating rod 17 arranged outside the housing 5.
Zugunsten eines einfachen und sehr verschleißarmen Aufbaues ist die von der Betätigungsstange 17 durchsetzte vordere Abschlußwand 8 der Betätigungseinrichtung 1 als einstückiger Bestandteil des Lagerungskopfes 2 ausgebildet. Der Lagerungskopf 2 dient also nicht nur zur Schwenklagerung des Spannarmes 3, sondern übernimmt gleichzeitig auch eine Deckelfunktion, indem er das Gehäuse 5 an der Vorderseite abschließt.In order to achieve a simple and very low-wear structure, the front end wall 8 of the actuating device 1, through which the actuating rod 17 passes, is designed as an integral component of the bearing head 2. The bearing head 2 therefore not only serves to pivot the clamping arm 3, but also simultaneously takes on a cover function by closing the housing 5 at the front.
Wie in der Zeichnung angedeutet ist, verfügt der Lagerungskopf
2 über integrierte Führungsmittel 33 für den
äußeren Endabschnitt 32 der Betätigungsstange 17, welche
die Betätigungsstange 17 in Querrichtung entgegen der über
den Kniehebelmechanismus 23 zu übertragenden Kraft abstützen.
Da die vordere Abschlußwand 8 nunmehr als integrale Baueinheit mit dem Lagerungskopf 2 ausgeführt ist,
stellt auch die axiale Durchtrittsöffnung 18 einen einstückigen
Bestandteil des Lagerungskopfes 2 dar, so daß
sie wie die Führungsmittel 33 und die die Schwenkachse 4
definierenden Lagerungsmittel 34 unmittelbar bei der Herstellung
des Lagerungskopfes 2 mit exakter Zuordnung zueinander realisiert werden können. Die anschließende Montage
des Lagerungskopfes 2 am rohrförmigen Mittelteil 6
wirkt sich auf die Zuordnung der vorerwähnten Bestandteile
nicht aus, so daß die für die Kinematik maßgeblichen Bestandteile trotz einfacher Montage mit hoher Präzision
bereitgestellt werden können. Es ist insbesondere möglich,
schon bei der Herstellung des Lagerungskopfes 2 für eine exakt fluchtende Ausrichtung zwischen der Längsachse der
axialen Durchtrittsöffnung 18 und der regelmäßig als insbesondere
nutartige Führungsbahn ausgebildeten Führungsmittel 33 zu sorgen.As shown in the drawing, the bearing head has
2 via integrated guide means 33 for the
outer end portion 32 of the actuating rod 17, which supports the actuating rod 17 in the transverse direction against the force to be transmitted via the toggle lever mechanism 23.
Since the front end wall 8 is now designed as an integral unit with the bearing head 2, the axial passage opening 18 also represents a one-piece
Component of the bearing head 2, so that
they, like the guide means 33 and the bearing means 34 defining the pivot axis 4, can be realized directly during the manufacture of the bearing head 2 with exact allocation to one another. The subsequent assembly of the bearing head 2 on the tubular middle part 6
does not affect the allocation of the aforementioned components, so that the components that are decisive for the kinematics can be assembled with high precision despite simple assembly
It is particularly possible to ensure an exact alignment between the longitudinal axis of the axial passage opening 18 and the guide means 33, which is usually designed as a groove-like guide track, during the manufacture of the bearing head 2.
Der Lagerungskopf 2 des Ausführungsbeispiels ist U-förmig bzw. gabelartig ausgebildet und verfügt über eine Boden-The bearing head 2 of the embodiment is U-shaped or fork-like and has a base
platte 35, die unmittelbar die Funktion einer deckelartigen vorderen Abschlußwand 8 übernimmt. Mit ihr ist der Lagerungskopf 2 stirnseitig axial an das rohrförmige Mittelteil 6 angesetzt, wobei ein axialer Zentriervorsprung 36 in das Mittelteil 6 eintauchen kann, bis letzteres mit seiner vorderen Stirnfläche 37 an einer gegenüberliegenden und ebenfalls axial orientierten Ringfläche der Bodenplatte 35 zur Anlage gelangt. Zur Abdichtung zwischen den beiden Teilen ist zwischen der vorderen Stirnfläche 37 und der Bodenplatte 35 eine Dichtung 38 vorgesehen, die auf Grund ihrer dem Mittelteil 6 axial vorgelagerten Plazierung beim Ansetzen des Lagerungskopfes 2 nicht beschädigt werden kann.plate 35, which immediately takes over the function of a cover-like front end wall 8. With it, the bearing head 2 is attached axially to the front of the tubular middle part 6, whereby an axial centering projection 36 can penetrate into the middle part 6 until the latter comes to rest with its front end face 37 on an opposite and also axially oriented annular surface of the base plate 35. To seal between the two parts, a seal 38 is provided between the front end face 37 and the base plate 35, which cannot be damaged when the bearing head 2 is attached due to its placement axially in front of the middle part 6.
Mit der Bodenplatte 35 sind zwei vorzugsweise plattenartig ausgeführte Seitenwände 42, 43 einstückig verbunden, die parallel und mit Abstand zueinander angeordnet sind und ausgehend von der Bodenplatte 35 zu der der Betätigungseinrichtung 1 entgegengesetzten Axialseite wegragen. In der Zeichnung ist die eine der Seitenwände 42 teilweise weggebrochen, so daß der zwischen den Seitenwänden 42, 43 vorhandene Zwischenraum, in den die Betätigungsstange 17 eintaucht, partiell einsehbar ist. Auch der Kniehebelmechanismus 23 befindet sich in diesem Zwischenraum, wobei der Schwenkhebel 25 an einem über die Lagerungsmittel 34 an den beiden Seitenwänden 42, 43 drehgelagerten und dabeiTwo side walls 42, 43, preferably designed in the form of plates, are connected in one piece to the base plate 35. They are arranged parallel and at a distance from one another and protrude from the base plate 35 to the axial side opposite the actuating device 1. In the drawing, one of the side walls 42 is partially broken away so that the gap between the side walls 42, 43, into which the actuating rod 17 is inserted, can be partially seen. The toggle lever mechanism 23 is also located in this gap, with the pivot lever 25 being pivoted on a bearing means 34 on the two side walls 42, 43 and
den Zwischenraum durchquerenden Lagerbolzen 44 drehfest angreift. Der Spannarm 3 selbst verfügt beim Ausführungsbeispiel an seinem dem Lagerungskopf 2 zugeordneten Endbereich über eine gabelartige Gestaltung, wobei er die beiden Seitenwände 42, 43 umgreift und an Endabschnitten des Lagerbolzens 44 drehfest fixiert ist, die über die beiden Seitenwände 42, 43 seitlich hinausragen.the bearing bolt 44 that passes through the gap is non-rotatably engaged. In the embodiment, the clamping arm 3 itself has a fork-like design at its end region associated with the bearing head 2, whereby it encompasses the two side walls 42, 43 and is non-rotatably fixed to end sections of the bearing bolt 44 that protrude laterally beyond the two side walls 42, 43.
In weiterer Vereinfachung des Aufbaus der Kniehebel-Spannvorrichtung kann ferner vorgesehen sein, daß das rohrförmige Mittelteil 6 und die hintere Abschlußwand 7 wie abgebildet einstückig miteinander ausgeführt sind und eine insgesamt napf- bzw. becherähnliche Baueinheit 45 bilden. Diese Baueinheit kann beispielsweise durch Tiefziehen, Drücken oder durch ein Rollierverfahren kostengünstig spanlos hergestellt werden. Um das Gehäuse 5 zusammenzubauen, bedarf es nurmehr einer Fixierung des Lagerungskopfes 2 an der vorderen offenen Stirnseite der becherähnlichen Baueinheit 45, was zweckmäßigerweise unter Einsatz einer geeigneten Schraubverbindung 46 geschieht.In order to further simplify the structure of the toggle lever clamping device, it can also be provided that the tubular middle part 6 and the rear end wall 7 are made in one piece with each other as shown and form an overall bowl-like or cup-like structural unit 45. This structural unit can be produced inexpensively without cutting, for example by deep drawing, pressing or by a rolling process. In order to assemble the housing 5, it is only necessary to fix the bearing head 2 to the front open end face of the cup-like structural unit 45, which is conveniently done using a suitable screw connection 46.
Beim Ausführungsbeispiel verläuft der in den vorderen Arbeitsraum 14 einmündende Fluidkanal 16 ausschließlich im Lagerungskopf 2 und mündet über eine erste Anschlußöffnung 47 an dessen seitlicher Außenfläche aus. In vergleichbarer Weise erstreckt sich der in den hinteren Arbeitsraum 13In the embodiment, the fluid channel 16 leading into the front working chamber 14 runs exclusively in the bearing head 2 and opens out via a first connection opening 47 on its lateral outer surface. In a similar way, the fluid channel 16 leading into the rear working chamber 13
einmündende Fluidkanal 15 ausschließlich in der integral mit dem rohrförmigen Mittelteil 6 ausgeführten hinteren Abschlußwand 7 und mündet über eine zweite Anschlußöffnung 48 an geeigneter Stelle an der Außenfläche der becherähnlichen Baueinheit 45 aus. Allerdings wäre es durchaus möglich, die beiden Anschlußöffnungen 47, 48 gemeinsam im Bereich nur eines axialen Endbereiches des Gehäuses 5 vorzusehen, wobei dann zumindest der in den abgewandten Arbeitsraum einmündende Fluidkanal wenigstens teilweise in der Wandung des Mittelteils 6 verlaufen würde.The fluid channel 15 which opens into the rear end wall 7, which is integral with the tubular middle part 6, opens out via a second connection opening 48 at a suitable location on the outer surface of the cup-like structural unit 45. However, it would be entirely possible to provide the two connection openings 47, 48 together in the area of only one axial end area of the housing 5, in which case at least the fluid channel which opens into the working space facing away would then run at least partially in the wall of the middle part 6.
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