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Vorliegende Erfindung betrifft eine Offsetdruckmaschine mit verschiedenen Druckwerkszylindern und einem Zahnradgetriebe zum Antreiben der Druckwerkszylinder.
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Bei solchen Getrieben ist es erforderlich, das Zahnspiel zu minimieren, um eine hohe Druckqualität zu gewährleisten. Zur Minimierung des Zahnspieles sind schon verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden, z. B. sogenannte Beiläuferräder (
EP 0771648 B1 ) oder Zwischenräder (
DE 4141262 A1 ).
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Diese Lösungen können nicht hinreichend gut funktionieren, weil sie eine wichtige Ursache für das Zahnflankenspiel nicht berücksichtigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Offsetdruckmaschine zu schaffen, die eine besonders hohe Druckqualität erreicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Offsetdruckmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Offsetdruckmaschine umfasst einen Gummituchzylinder mit mindestens einem ersten Zahnrad, das mit dem Gummituchzylinder drehfest verbunden ist, und einen Gegendruckzylinder mit einem zweiten Zahnrad, das mit dem Gegendruckzylinder drehfest verbunden ist, wobei ein drittes Zahnrad koaxial mit dem zweiten Zahnrad und drehbar relativ zu dem zweiten Zahnrad angeordnet ist, so dass die Antriebsenergie vom dritten Zahnrad über das mindestens eine erste Zahnrad auf das zweite Zahnrad übertragbar ist.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das sogenannte Nachlaufen des Bedruckstoffes am Gummituchzylinder eine wesentliche Ursache für die Entstehung des Zahnspiels zwischen den Zähnen des Gummituchzylinders und den Zähnen des Gegendruckzylinders ist.
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Bei den Maschinen des Standes der Technik bewirkt die beim Abziehen des nachlaufenden Druckbogens vom Gummituchzylinder auf letzteren übertragene Kraft, dass die Zahnflanken des Gummituchzylinderzahnrades sich von den Zahnflanken des Gegendruckzylinderzahnrades abzuheben bestrebt sind. Im Gegensatz dazu wird bei der erfindungsgemäßen Offsetdruckmaschine aus der Not eine Tugend gemacht, wobei die beim Abziehen des nachlaufenden Druckbogens vom Gummituchzylinder auf letzteren übertragene Kraft ausgenutzt wird, um das Anliegen der Zahnflanken des ersten Zahnrades (Gummituchzylinderzahnrad) an den Zahnflanken des zweiten Zahnrades (Gegendruckzylinderzahnrad) zu verstärken. Mittels des dritten Zahnrades wird das Antriebsdrehmoment derart weitergeleitet, dass die aus diesem Antriebsdrehmoment resultierende Zahnflankenkraft und die aus dem Abziehen des nachlaufenden Druckbogens vom Gummituchzylinder resultierende Zahnflankenkraft einander entgegengerichtet sind, so dass durch diese beiden Kräfte die Zahnflanken des ersten Zahnrades und die Zahnflanken des zweiten Zahnrades gegeneinander gedrückt werden.
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In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Druckmaschine genannt.
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Bei einer Weiterbildung umfasst das mindestens eine erste Zahnrad zwei erste Zahnräder, die miteinander drehfest verbunden sind und von denen das eine erste Zahnrad mit dem zweiten Zahnrad kämmt und das andere erste Zahnrad mit dem dritten Zahnrad kämmt. Hierbei ist das mindestens eine erste Zahnrad zweistückig ausgebildet. Die beiden zu dem mindestens einen ersten Zahnrad zusammengesetzten ersten Zahnräder sind miteinander koaxial angeordnet und haben zueinander gleichgroße Teilkreisdurchmesser. Die miteinander drehfeste Verbindung der beiden ersten Zahnräder kann dadurch gegeben sein, dass beide erste Zahnräder auf einem Achszapfen des Gummituchzylinders drehfest sitzen.
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Bei einer zu der vorhergenannten Weiterbildung alternativen Weiterbildung ist das mindestens eine erste Zahnrad ein einziges erstes Zahnrad, welches sowohl mit dem zweiten Zahnrad als auch mit dem dritten Zahnrad kämmt. Hierbei weist das erste Zahnrad eine Zahnbreite auf, die mindestens so groß ist, wie es die Zahnbreiten des zweiten Zahnrades und des dritten Zahnrades zusammen sind.
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Bei einer weiteren Weiterbildung kämmt das mindestens eine erste Zahnrad mit einem vierten Zahnrad, welches mit einem Druckformzylinder drehfest verbunden ist. Das vierte Zahnrad, mit welchem das mindestens eine erste Zahnrad im Eingriff steht, kann auf einem Achszapfen des Druckformzylinders drehfest sitzen. Vorzugsweise sind die Teilkreisdurchmesser des mindestens einen ersten Zahnrades und des vierten Zahnrades zueinander gleichgroß.
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Bei einer weiteren Weiterbildung kämmt das dritte Zahnrad mit einem fünften Zahnrad, welches mit einer Bogentransporttrommel drehfest verbunden ist. Hierbei kann das fünfte Zahnrad auf einem Achszapfen der Bogentransporttrommel drehfest sitzen. Vorzugsweise haben das dritte Zahnrad und das fünfte Zahnrad zueinander gleichgroße Teilkreisdurchmesser. Die Bogentransporttrommel kann eine dem Gegendruckzylinder in Bogentransportrichtung vorgeordnete Bogentransporttrommel sein, welche die Druckbogen an den Gegendruckzylinder übergibt.
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Bei einer weiteren Weiterbildung kämmt das zweite Zahnrad mit einem sechsten Zahnrad, welches mit einer weiteren Bogentransporttrommel drehfest verbunden ist. Hierbei kann das sechste Zahnrad, mit welchem das zweite Zahnrad im Eingriff steht, auf einem Achszapfen der weiteren Bogentransporttrommel drehfest sitzen. Vorzugsweise haben das zweite Zahnrad und das sechste Zahnrad zueinander gleichgroße Teilkreisdurchmesser. Die weitere Bogentransporttrommel, mit welcher das sechste Zahnrad drehfest verbunden ist, kann eine dem Gegendruckzylinder in Bogentransportrichtung nachgeordnete Bogentransporttrommel sein, an welche der Gegendruckzylinder die Druckbogen übergibt.
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Bei einer weiteren Weiterbildung weisen das zweite Zahnrad und das dritte Zahnrad zueinander gleichgroße Teilkreisdurchmesser auf.
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Bei einer weiteren Weiterbildung ist das dritte Zahnrad über mindestens ein Drehlager auf einem Achszapfen des Gummituchzylinders gelagert. Mittels des Drehlagers ist das dritte Zahnrad koaxial mit dem Gummituchzylinder und drehbar relativ zu dem Gummituchzylinder angeordnet. Das mindestens eine Drehlager kann ein Wälzlager oder vorzugsweise ein Gleitlager sein. Da zwischen der rotierenden Achse, d. h. dem Achszapfen, des Gummituchzylinders und dem synchron mit dieser Achse rotierenden dritten Zahnrad praktisch keine Relativbewegung auftritt, sind hinsichtlich der Schmierung des mindestens einen Drehlagers hohe Anforderungen zu erfüllen, um sogenannte Stillstandsschäden zu vermeiden. Diesen hohen Anforderungen kann man bei Ausbildung des mindestens einen Drehlagers als Gleitlager besser entsprechen.
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Bei einer weiteren Weiterbildung ist das dritte Zahnrad zwischen dem zweiten Zahnrad und einer Seitenwand eines Maschinengestelles angeordnet. Demgemäß befinden sich zwischen dem zweiten Zahnrad und einem Zylinderballen des Gegendruckzylinders das dritte Zahnrad und die Seitenwand.
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Weitere konstruktiv und funktionell vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Zeichnung.
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In dieser zeigt:
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1 ein Schema einer Offsetdruckmaschine zum Bedrucken von Bogen,
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2 eine dem Stand der Technik entsprechende Ausbildung eines Zahnradgetriebes zum Antreiben von Druckwerkszylindern der Offsetdruckmaschine,
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3a + 3b ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ausbildung des Zahnradgetriebes zum Antreiben der Druckwerkszylinder und
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4 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zahnradgetriebes.
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In den 1 bis 4 sind einander entsprechende Bauteile und Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In 1 ist eine Druckmaschine 1 dargestellt. Die Druckmaschine 1 umfasst in einer Reihe angeordnete Offsetdruckwerke 2 zum lithographischen Offsetdruck auf Bogen und umfasst weiterhin einen Bogenausleger 3 und einen Bogenanleger, welcher zeichnerisch nicht dargestellt ist. Jedes Offsetdruckwerk 2 umfasst als Druckwerkszylinder einen Druckformzylinder 4, einen Gummituchzylinder 5 und einen Gegendruckzylinder 6. Der Gegendruckzylinder 6 übernimmt die Bogen von einer vorgeordneten Bogentransporttrommel 7 und übergibt die Bogen an eine nachgeordnete Bogentransporttrommel 8. Ein zeichnerisch nicht dargestellter Hauptmotor der Druckmaschine 1 treibt die Zylinder 4, 5, 6 und Trommeln 7, 8 über ein Zahnradgetriebe an.
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2 zeigt, wie das erwähnte Zahnradgetriebe bei Druckmaschinen des Standes der Technik ausgebildet ist. 2 ist eine Schnittdarstellung mit der Bogentransportrichtung entsprechender Blickrichtung. Die Zylinder 4, 5, 6 und Trommeln 7, 8 sind zwischen einer Seitenwand 9 auf der Antriebsseite der Druckmaschine 1 und einer zeichnerisch nicht dargestellten Seitenwand auf der Bedienungsseite der Druckmaschine 1 angeordnet und in diesen Seitenwänden drehbar gelagert. Die Seitenwände sind Bestandteile eines Maschinengestells 20. Mit dem Gummituchzylinder 5 koaxial angeordnet und drehfest verbunden ist ein erstes Zahnrad 11 (Gummituchzylinder-Zahnrad), welches mit einem zweiten Zahnrad 12 (Gegendruckzylinder-Zahnrad) im Eingriff steht. Das zweite Zahnrad 12 ist mit dem Gegendruckzylinder 6 koaxial angeordnet und drehfest verbunden. Mit dem ersten Zahnrad 11 steht weiterhin ein viertes Zahnrad 14 (Druckformzylinder-Zahnrad) im Eingriff, welches mit dem Druckformzylinder 4 koaxial angeordnet und drehfest verbunden ist. Ein fünftes Zahnrad 15 (Bogentransporttrommel-Zahnrad), welches mit dem zweiten Zahnrad 12 kämmt, ist mit der Bogentransporttrommel 7 koaxial angeordnet und drehfest verbunden.
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Die Antriebsenergie 21 wird in Form eines Drehmomentes vom fünften Zahnrad 15 auf das zweite Zahnrad 12 und vom zweiten Zahnrad 12 auf das erste Zahnrad 11 und vom ersten Zahnrad 11 auf das vierte Zahnrad 14 übertragen, wie dies in der Zeichnung mittels Pfeilen symbolisch dargestellt ist. Aufgrund der erläuterten Ausbildung des Zahnradgetriebes und des dementsprechend geradlinigen Flusses der Antriebsenergie 21 kann das später noch erläuterte Nachlaufen des Druckbogens am Gummituchzylinder 5 Zahnspielprobleme verursachen. Die Zahnspielprobleme bestehen in einer Neigung der getriebenen Zahnflanken des ersten Zahnrades 11 sich von den treibenden Zahnflanken des zweiten Zahnrades 12 abzulösen. Dieser Flankenkontaktverlust oder Flankenpressungsverlust führt zu einer Minderung der Druckqualität.
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In 3a ist die erfindungsgemäße Ausbildung des Zahnradgetriebes der Druckmaschine 1 aus 1 dargestellt. Blickrichtung und Maßstab von 3a sind wie bei 2, so dass die Gemeinsamkeiten und Unterschiede der beiden Zahnradgetriebe bei einem Vergleich ohne Weiteres ersichtlich sind. Die mit Bezug auf 2 gegebenen Erläuterungen der gemeinsamen Merkmale gelten im übertragenen Sinne für 3a mit und brauchen deshalb nicht wiederholt werden. Nachfolgend werden deshalb nur die das erfindungsgemäße Zahnradgetriebe von jenem des Standes der Technik unterscheidenden Merkmale beschrieben.
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Das erste Zahnrad 11 ist ein sogenanntes doppelt-breites Zahnrad, welches mit dem zweiten Zahnrad 12 und einem dritten Zahnrad 13 gleichzeitig kämmt.
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Das dritte Zahnrad 13 ist genauso wie das zweite Zahnrad 12 koaxial mit dem Gegendruckzylinder 6 angeordnet, jedoch im Gegensatz zum zweiten Zahnrad 12 relativ zum Gegendruckzylinder 6 drehbar gelagert. Deshalb kann das zweite Zahnrad 12 als festes Gegendruckzylinder-Zahnrad und das dritte Zahnrad 13 als loses Gegendruckzylinder-Zahnrad bezeichnet werden. Das dritte Zahnrad 13 ist über ein oder mehrere Drehlager 17 drehbar auf einem Achszapfen 18 des Gegendruckzylinders gelagert, wobei jedes Drehlager 17 ein Wälzlager oder ein Gleitlager sein kann.
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Das erste Zahnrad 11 steht gleichzeitig mit insgesamt drei Zahnrädern, nämlich dem zweiten Zahnrad 12, dem dritten Zahnrad 13 und dem vierten Zahnrad 14, im Eingriff. Das zweite Zahnrad 12 und das dritte Zahnrad 13 sind rotativ nicht mittels Federn oder dergleichen gegeneinander verspannt, d. h. das dritte Zahnrad 13 ist kein sogenanntes übliches Beiläufer-Zahnrad. Das zweite Zahnrad 12 und das dritte Zahnrad 13 weisen zueinander gleichgroße Teilkreisdurchmesser D auf. Mit dem dritten Zahnrad 13 kämmt das fünfte Zahnrad 15 und das zweite Zahnrad 12 kämmt mit einem sechsten Zahnrad 16 (Bogentransporttrommel-Zahnrad), welches mit der nachgeordneten Bogentransporttrommel 8 (vgl. 1) koaxial angeordnet und drehfest verbunden ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Zahnradgetriebe wird die Antriebsenergie 21 in Form des Drehmoments von dem fünften Zahnrad 15 auf das dritte Zahnrad 13 und von dem dritten Zahnrad 13 auf das erste Zahnrad 11 und von dem ersten Zahnrad 11 auf das zweite Zahnrad 12 übertragen. Demgemäß wird die Antriebsenergie 21 von dem fünften Zahnrad 15 über das dritte Zahnrad 13 auf das erste Zahnrad 11 übertragen, ohne dass dabei die Antriebsenergie 21 vom dritten Zahnrad 13 direkt auf den Gegendruckzylinder 6 übertragen wird. Eine solche direkte Übertragung des Drehmoments vom dritten Zahnrad 13 auf den Gegendruckzylinder 6 verhindern das oder die Drehlager 17. Der vom ersten Zahnrad 11 nicht auf das zweite Zahnrad 12 übertragene Anteil der Antriebsenergie 21 wird vom ersten Zahnrad 11 auf das vierte Zahnrad 14 übertragen und der vom zweiten Zahnrad 12 nicht auf den Gegendruckzylinder 6 übertragene Anteil der Antriebsenergie 21 wird vom zweiten Zahnrad 12 auf das sechste Zahnrad 16 übertragen.
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In 3b ist ein Schema des erfindungsgemäßen Zahnradgetriebes in bezüglich 3a seitlicher Blickrichtung dargestellt. Es ist der Bogennachlauf 19 des Druckbogens am Gummituchzylinder 5 zu erkennen. Der aus dem Druckspalt der Zylinder 5, 6 austretende Druckbogen bleibt aufgrund der Klebrigkeit der Druckfarbe auf der Umfangsfläche des Gummituchzylinders 5 haften und wird infolgedessen unter Bildung einer Art Schlaufe vom Gegendruckzylinder 6 abgehoben. Durch den Weitertransport des Druckbogens löst sich dieser im Bereich des Bogennachlaufs 19 wieder vom Gummituchzylinder 5 ab, wobei in dem sich ablösenden Druckbogen eine Zugkraft generiert wird, die in 3b mittels eines Pfeiles symbolisch dargestellt ist.
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Eine in Umfangsrichtung des Gummituchzylinders 5 wirkende Komponente der Zugkraft wird auf den Gummituchzylinder 5 und somit auf das erste Zahnrad 11 übertragen, dessen Zahnflanken sich bei der Druckmaschine des Standes der Technik (vgl. 2) infolgedessen von den Zahnflanken des zweiten Zahnrades 12 ablösen würden, weil bei der Druckmaschine des Standes der Technik das zweite Zahnrad 12 das treibende Zahnrad ist und das erste Zahnrad 11 das vom zweiten Zahnrad 12 getriebene Zahnrad ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Druckmaschine (vgl. 3a) ist dagegen das erste Zahnrad 11 das treibende Zahnrad und das zweite Zahnrad 12 das vom ersten Zahnrad 11 getriebene Zahnrad und bewirkt somit die auf den Gummituchzylinder 5 und das erste Zahnrad 11 übertragene Komponente der Zugkraft ein umso festeres Anliegen der Zahnflanken der Zahnräder 11, 12 aneinander.
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In 4 ist eine Modifikation des in 3a dargestellten erfindungsgemäßen Zahnradgetriebes dargestellt. Diese Modifikation unterscheidet sich nur bezüglich der Unterteilung des Gummituchzylinder-Zahnrades in zwei zwar voneinander getrennte, jedoch miteinander koaxial angeordnete und drehfest verbundene erste Zahnräder 10, 11 von dem Ausführungsbeispiel gemäß 3a. Bei der in 4 dargestellten Modifikation steht das dritte Zahnrad 13 mit dem einen ersten Zahnrad 11 im Eingriff und steht das andere erste Zahnrad 10 mit dem zweiten Zahnrad 12 im Eingriff, so dass das Drehmoment vom dritten Zahnrad 13 auf das eine erste Zahnrad 11 und von diesem über den Achszapfen des Gegendruckzylinders 5, auf welchem die beiden ersten Zahnräder 10, 11 festsitzen, auf das andere erste Zahnrad 10 und von letzterem auf das zweite Zahnrad 12 übertragen wird. Sämtliche in den 3a und 4 dargestellten Zahnräder sind Stirnräder mit einer Schrägverzahnung.
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Aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit sind in den 3a und 4 Schmitzringe, mit denen die Zylinder 4 und 5 ausgestattet sind, und Messringe, mit denen der Gegendruckzylinder 6 ausgestattet ist, nicht mit dargestellt.
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Es sind folgende zeichnerisch nicht dargestellte Modifikationen der in den 3a bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele möglich: Das dritte Zahnrad 13 kann statt auf dem Achszapfen 18 auf einer davon separaten Achse drehbar gelagert sein, welche koaxial mit dem Achszapfen 18 angeordnet ist. Diese separate Achse kann beispielsweise von einer Lagerbrücke gehalten werden, welche an der Seitenwand 9 angebracht ist. Bei dieser Modifikation müsste die Lage der beiden nebeneinanderliegenden Zahnradzüge bezüglich der Seitenwand 9 gegeneinander vertauscht werden, wobei aus den in 4 innenliegenden – d. h., näher zur Seitenwand 9 gelegenen – Zahnrädern 14, 11, 13 und 15 außenliegende Zahnräder werden würden und aus den in 4 außenliegenden – d. h., von der Seitenwand 9 weiter weg gelegenen – Zahnrädern 10, 12, 16 innenliegende Zahnräder werden würden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckmaschine
- 2
- Offsetdruckwerk
- 3
- Bogenausleger
- 4
- Druckformzylinder
- 5
- Gummituchzylinder
- 6
- Gegendruckzylinder
- 7
- Bogentransporttrommel
- 8
- Bogentransporttrommel
- 9
- Seitenwand
- 10
- erstes Zahnrad
- 11
- erstes Zahnrad
- 12
- zweites Zahnrad
- 13
- drittes Zahnrad
- 14
- viertes Zahnrad
- 15
- fünftes Zahnrad
- 16
- sechstes Zahnrad
- 17
- Drehlager
- 18
- Achszapfen
- 19
- Bogennachlauf
- 20
- Maschinengestell
- 21
- Antriebsenergie
- D
- Teilkreisdurchmesser
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0771648 B1 [0002]
- DE 4141262 A1 [0002]
