DE102012007183B4 - Measuring device with a changing device for changing measuring bodies - Google Patents
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Abstract
Messgerät,mit einer Wechseleinrichtung zum Wechseln von Messkörpern (22) des Messgerätes (4), die eine Wechseleinheit (24) aufweist, undmit einem Magazin (10),wobei die Wechseleinheit (24) zwischen wenigstens einer Aufnahmeposition, in der die Wechseleinheit (24) einen Messkörper (22) von einem Magazinplatz (16-20) des Magazines (10) oder von einer Messkörperhalterung des Messgerätes (4) aufnimmt, und wenigstens einer Abgabeposition, in der die Wechseleinheit (24) den Messkörper (22) an einen Magazinplatz (16-20) des Magazines (10) oder die Messkörperhalterung abgibt, beweglich ist,wobei die Wechseleinheit (24) eine erste Permanentmagnetanordnung (34) zum Halten des Messkörpers (22) an der Wechseleinheit (24) und eine Elektromagnetanordnung aufweist, deren Speise-Gleichstrom durch eine Steuerungseinrichtung steuerbar ist,wobei an dem oder jedem Magazinplatz (16-20) des Magazines (10) und an der Messkörperhalterung des Messgerätes (4) eine zweite Permanentmagnetanordnung (36) zugeordnet ist, zum Halten des Messkörpers (22) an dem Magazinplatz (16-20) oder an der Messkörperhalterung undwobei die Steuerungseinrichtung für eine Steuerung des Speise-Gleichstromes der Elektromagnetanordnung derart ausgebildet ist, dass in der Aufnahmeposition das Magnetfeld der Elektromagnetanordnung das Magnetfeld der zweiten Permanentmagnetordnung (36) wenigstens teilweise schwächend überlagert zur Aufnahme des Messkörpers (22) durch die Wechseleinheit (24), und dass in der Abgabeposition das Magnetfeld der Elektromagnetanordnung das Magnetfeld der ersten Permanentmagnetanordnung (34) wenigstens teilweise schwächend überlagert zur Abgabe des Messkörpers (22) an den Magazinplatz (16-20) oder die Messkörperhalterung,dadurch gekennzeichnet,dass der Wechselkopf (12) an einem Ende eines um eine Schwenkachse (30) schwenkbar gelagerten Hebels (32) angeordnet ist,dass die Schwenkachse (30) an einem linear verfahrbaren Schlitten (28) angeordnet ist unddass das Magazin (10) um eine Drehachse (14) drehbar gelagert ist und dass Magazinplätze (16-20) zur Aufnahme einer Mehrzahl von Messkörpern (22) in Umfangsrichtung der Drehachse (14) zueinander beabstandet an der Umfangsfläche des Magazins (10) angeordnet sind.Measuring device, with a changing device for changing measuring bodies (22) of the measuring device (4), which has a changing unit (24), and with a magazine (10), wherein the changing unit (24) moves between at least one receiving position in which the changing unit (24 ) picks up a measuring body (22) from a magazine location (16-20) of the magazine (10) or from a measuring body holder of the measuring device (4), and at least one delivery position in which the exchangeable unit (24) places the measuring body (22) at a magazine location (16-20) of the magazine (10) or the measuring body holder, is movable, the interchangeable unit (24) having a first permanent magnet arrangement (34) for holding the measuring body (22) on the interchangeable unit (24) and an electromagnet arrangement whose feed - Direct current can be controlled by a control device, with a second permanent magnet arrangement (36) assigned to the or each magazine location (16-20) of the magazine (10) and to the measuring body holder of the measuring device (4). net, for holding the measuring body (22) at the magazine location (16-20) or on the measuring body holder, and the control device for controlling the direct current feed of the electromagnet arrangement is designed in such a way that in the receiving position the magnetic field of the electromagnet arrangement matches the magnetic field of the second Permanent magnet arrangement (36) superimposed at least partially weakeningly for receiving the measuring body (22) by the interchangeable unit (24), and that in the delivery position the magnetic field of the electromagnet arrangement superimposes the magnetic field of the first permanent magnet arrangement (34) at least partially weakeningly for the delivery of the measuring body (22) to the magazine location (16-20) or the measuring body holder, characterized in that the interchangeable head (12) is arranged at one end of a lever (32) pivotably mounted about a pivot axis (30), that the pivot axis (30) on a linearly movable Slide (28) is arranged and that the magazine (10) about an axis of rotation ( 14) is rotatably mounted and that magazine locations (16-20) for receiving a plurality of measuring bodies (22) are spaced apart from one another in the circumferential direction of the axis of rotation (14) on the circumferential surface of the magazine (10).
Description
Die Erfindung betrifft ein Messgerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.The invention relates to a measuring device of the type specified in the preamble of claim 1.
Bei der Erfassung von Oberflächenformen sind verschiedene Techniken bekannt.Various techniques are known for detecting surface shapes.
In der Oberflächenmesstechnik wird die Rauheit und/oder Welligkeit einer technischen Oberfläche nach der Methode des Tastschnittverfahrens erfasst.In surface metrology, the roughness and/or waviness of a technical surface is recorded using the stylus method.
In der Formmesstechnik werden Formabweichungen, insbesondere von zylindrischen Werkstücken, erfasst und ausgewertet.In form measurement technology, form deviations, especially of cylindrical workpieces, are recorded and evaluated.
In der Koordinatenmesstechnik werden, zumeist im kartesischen Koordinatensystem, Raumpunkte des Werkstücks abgetastet. Das kontinuierliche Abtasten des Werkstücks entlang einer vorgegebenen Bahn wird als Scanning bezeichnet und stellt eine Erweiterung des punktweisen Antastens dar.In coordinate metrology, spatial points of the workpiece are scanned, mostly in the Cartesian coordinate system. The continuous scanning of the workpiece along a specified path is referred to as scanning and represents an extension of point-by-point probing.
Die Konturmesstechnik hat mit der Form-/Oberflächenmesstechnik das Prinzip gemeinsam, dass zum Erreichen einer hohen Genauigkeit beim Erfassen der Messpunkte nur eine Achse bewegt wird. Wie die Oberflächenmesstechnik basiert die Konturmesstechnik auf dem Tastschnittverfahren.Contour measurement technology has the principle in common with form/surface measurement technology that only one axis is moved to achieve high accuracy when recording the measuring points. Like surface metrology, contour metrology is based on the profile method.
Entsprechende Messgeräte verwenden Messkörper, beispielsweise in Form von Taststiften, wobei sich die Aufgabe stellt, die Messkörper zur Anpassung an unterschiedliche Messaufgaben auszuwechseln, vorzugsweise automatisch oder halbautomatisch.Corresponding measuring devices use measuring bodies, for example in the form of styli, the task being to exchange the measuring bodies for adaptation to different measuring tasks, preferably automatically or semi-automatically.
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Messgeräte mit auswechselbaren Messkörpern sind ferner durch
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wobei die Steuerungseinrichtung für eine Steuerung des Speise-Gleichstromes der Elektromagnetanordnung derart ausgebildet ist, dass in der Aufnahmeposition das Magnetfeld der Elektromagnetanordnung das Magnetfeld der zweiten Permanentmagnetordnung wenigstens teilweise schwächend überlagert zur Aufnahme des Messkörpers durch die Wechseleinheit, und dass in der Abgabeposition das Magnetfeld der Elektromagnetanordnung das Magnetfeld der ersten Permanentmagnetanordnung wenigstens teilweise schwächend überlagert zur Abgabe des Messkörpers an den Magazinplatz oder die Messkörperhalterung.Through
wherein the control device for controlling the direct current supply of the electromagnet arrangement is designed in such a way that in the pick-up position the magnetic field of the electromagnet arrangement superimposes the magnetic field of the second permanent magnet order, at least partially weakening it, for picking up the measuring body by the interchangeable unit, and that in the release position the magnetic field of the electromagnet arrangement the magnetic field of the first permanent magnet arrangement is at least partially superimposed in a weakening manner for delivery of the measuring body to the magazine location or the measuring body holder.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.This object is achieved by the invention specified in claim 1.
Das erfindungsgemäße Messgerät weist eine Wechseleinheit auf, die zwischen wenigstens einer Aufnahmeposition und wenigstens einer Abgabeposition beweglich ist. In der Aufnahmeposition nimmt die Wechseleinheit einen Messkörper von einem Magazinplatz eines Magazins oder von einer Messkörperhalterung des Messgerätes auf. In der Abgabeposition gibt die Wechseleinheit einen Messkörper an einen Magazinplatz des Magazins oder die Messkörperhalterung ab. Ein Wechsel eines Messkörpers vollzieht sich beispielsweise dadurch, dass die Wechseleinheit einen Messkörper von der Messkörperhalterung aufnimmt und an einem Magazinplatzes des Magazins ablegt. Daran anschließend wird von einem anderen Magazinplatz des Magazins ein anderer Messkörper aufgenommen und an die Messkörperhalterung abgegeben.The measuring device according to the invention has an interchangeable unit that can be moved between at least one pick-up position and at least one release position. In the receiving position, the interchangeable unit receives a measuring body from a magazine location of a magazine or from a measuring body holder of the measuring device. In the delivery position, the interchangeable unit delivers a measuring body to a magazine location of the magazine or the measuring body holder. A measuring body is changed, for example, by the changing unit picking up a measuring body from the measuring body holder and depositing it at a magazine location of the magazine. Then another measuring body is picked up from another magazine location of the magazine and delivered to the measuring body holder.
Bei dem erfindungsgemäßen Messgerät wird der Messkörper sowohl an seinem Magazinplatz als auch an der Wechseleinheit permanentmagnetisch gehalten. Hierzu besteht der Messkörper wenigstens teilweise aus einem ferromagnetischen Material oder ist mit einem ferromagnetischen Material versehen. Zum permanentmagnetischen Halten des Messkörpers weist die Wechseleinheit eine erste Permanentmagnetanordnung auf und dem bzw. jedem Lagerplatz des Magazins ist eine zweite Permanentmagnetanordnung zugeordnet. Beispielsweise und insbesondere kann auch an der Messkörperhalterung des Messgerätes eine zweite Permanentmagnetanordnung vorgesehen sein, so dass der Messkörper dann sowohl an dem Magazinplatz als auch an der Messkörperhalterung sowie während eines Transportes zwischen einem Magazinplatz und der Messkörperhalterung auch an der Wechseleinheit permanentmagnetisch gehalten ist, so dass beispielsweise auch bei einem Stromausfall ein Abfallen des Messkörpers verhindert ist.In the measuring device according to the invention, the measuring body is held by permanent magnets both at its magazine location and at the exchange unit. For this purpose, the measuring body consists at least partially of a ferromagnetic material or is provided with a ferromagnetic material. In order to hold the measuring body with permanent magnets, the interchangeable unit has a first permanent magnet arrangement and a second permanent magnet arrangement is assigned to the or each storage location of the magazine. For example and in particular, a second permanent magnet arrangement can also be provided on the measuring body holder of the measuring device, so that the measuring body is then held by permanent magnets both at the magazine location and on the measuring body holder, and also on the interchangeable unit during transport between a magazine location and the measuring body holder, so that For example, the measuring body is prevented from falling off even in the event of a power failure.
Bei dem erfindungsgemäßen Messgerät weist die Wechseleinheit eine Elektromagnetanordnung auf, deren Speise-Gleichstrom durch eine Steuerungseinrichtung steuerbar ist. Hierbei ist die Steuerungseinrichtung für eine Steuerung des Speise-Gleichstromes der Elektromagnetanordnung derart ausgebildet, dass in der Aufnahmeposition das Magnetfeld der Elektromagnetanordnung das Magnetfeld der zweiten Permanentmagnetanordnung wenigstens teilweise schwächend überlagert zur Aufnahme des Messkörpers durch die Wechseleinheit und dass in der Abgabeposition des Magnetfeld der Elektromagnetanordnung das Magnetfeld der ersten Permanentmagnetanordnung wenigstens teilweise schwächend überlagert zur Abgabe des Messkörpers. Bei dem erfindungsgemäßen Messgerät kann somit der Wechsel von Messkörpern ausschließlich durch Beinflussung der magnetischen Haltekräfte der Permanentmagneten vollzogen werden, so dass sich mechanische Einrichtungen, beispielsweise in Form von Greifern oder dgl. zum Überwinden der magnetischen Haltekräfte von Permanentmagneten vollständig erübrigen. Auf diese Weise ist die Wechseleinrichtung des erfindungsgemäßen Messgeräts besonders einfach aufgebaut. Aufgrund einer Reduzierung bewegter mechanischer Bauteile ist die Wechseleinrichtung des erfindungsgemäßen Messgeräts darüber hinaus besonders robust. Gleichzeitig ermöglicht sie auf einfache und schnelle Weise den Wechsel von Messkörpern.In the measuring device according to the invention, the exchange unit has an electromagnet arrangement whose direct current feed can be controlled by a control device. Here is the Control device for controlling the direct current feed of the electromagnet arrangement designed in such a way that in the receiving position the magnetic field of the electromagnet arrangement superimposes the magnetic field of the second permanent magnet arrangement in an at least partially weakening manner in order to receive the measuring body through the interchangeable unit and that in the release position the magnetic field of the electromagnet arrangement overshadows the magnetic field of the first Permanent magnet arrangement at least partially superimposed to weaken the delivery of the measuring body. With the measuring device according to the invention, measuring bodies can be changed exclusively by influencing the magnetic holding forces of the permanent magnets, so that mechanical devices, for example in the form of grippers or the like, for overcoming the magnetic holding forces of permanent magnets are completely unnecessary. In this way, the changing device of the measuring device according to the invention has a particularly simple structure. Due to a reduction in moving mechanical components, the changing device of the measuring device according to the invention is also particularly robust. At the same time, it enables measuring bodies to be changed quickly and easily.
Grundsätzlich können die Elektromagnetanordnung und die erste Permanentmagnetanordnung relativ zueinander beweglich an der Wechseleinheit angeordnet sein. Um den Aufbau weiter zu vereinfachen, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Elektromagnetanordnung und die erste Permanentmagnetanordnung relativ zueinander ortsfest an der Wechseleinheit angeordnet sind. Auf diese Weise ist die Anzahl der beweglichen Bauteile weiter reduziert. Hierbei ist die Position der Elektromagnetanordnung relativ zu der ersten Permanentmagnetanordnung und - bezogen auf die Abgabe- bzw. Aufnahmeposition - relativ zu der zweiten Permanentmagnetanordnung an dem Abgabeort bzw. Aufnahmeort so gewählt, dass eine ausreichende Schwächung der magnetischen Haltekraft der jeweiligen Permanentmagnetanordnung erzielbar ist. Bei der Abgabe eines Messkörpers von der Wechseleinheit an einen Magazinplatz oder die Messkörperhalterung wird dementsprechend die magnetische Haltekraft der ersten Permanentmagnetanordnung soweit geschwächt, dass sich der Messkörper unter der Einwirkung der entgegengesetzt wirkenden Magnetkraft der zweiten Permanentmagnetanordnung von der Wechseleinheit löst. Dementsprechend wird bei der Aufnahme eines Messkörpers durch die Wechseleinheit von einem Magazinplatz bzw. von der Messkörperhalterung die magnetische Haltekraft der am Aufnahmeort vorgesehenen zweiten Permanentmagnetanordnung soweit geschwächt, dass die Magnetkraft der ersten Permanentmagnetanordnung überwiegt und sich der Messkörper unter Einwirkung dieser Magnetkraft von dem Magazinplatz bzw. der Messkörperhalterung löst.In principle, the electromagnet arrangement and the first permanent magnet arrangement can be arranged on the interchangeable unit so that they can be moved relative to one another. In order to further simplify the structure, an advantageous development of the invention provides that the electromagnet arrangement and the first permanent magnet arrangement are arranged in a stationary manner relative to one another on the exchangeable unit. In this way, the number of moving parts is further reduced. The position of the electromagnet arrangement relative to the first permanent magnet arrangement and - based on the dispensing or pick-up position - relative to the second permanent magnet arrangement at the dispensing location or pick-up location is selected such that a sufficient weakening of the magnetic holding force of the respective permanent magnet arrangement can be achieved. When a measuring body is transferred from the interchangeable unit to a magazine location or the measuring body holder, the magnetic holding force of the first permanent magnet arrangement is correspondingly weakened to such an extent that the measuring body detaches from the interchangeable unit under the effect of the opposing magnetic force of the second permanent magnet arrangement. Accordingly, when a measuring body is picked up by the interchangeable unit from a magazine place or from the measuring body holder, the magnetic holding force of the second permanent magnet arrangement provided at the pick-up location is weakened to such an extent that the magnetic force of the first permanent magnet arrangement predominates and the measuring body moves away from the magazine place or the measuring body holder loosens.
Bei dem erfindungsgemäßen Messgerät ist es in der zuvor beschriebenen Weise ausreichend, wenn mittels der Elektromagnetanordnung das Magnetfeld der den Messkörper haltenden Permanentmagnetanordnung soweit geschwächt wird, dass eine Übergabe des Messkörpers an die Wechseleinheit bzw. von der Wechseleinheit möglich ist. Um ein Lösen des Messkörpers zu erleichtern, sieht eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Speise-Gleichstrom der Elektromagnetanordnung so gewählt ist, dass in der Aufnahmeposition das Magnetfeld der zweiten Permanentmagnetanordnung und/oder in der Abgabeposition das Magnetfeld der ersten Permanentmagnetanordnung vollständig oder nahezu vollständig kompensiert wird.In the measuring device according to the invention, it is sufficient in the manner described above if the magnetic field of the permanent magnet arrangement holding the measuring body is weakened by means of the electromagnet arrangement to such an extent that the measuring body can be transferred to the exchange unit or from the exchange unit. In order to make it easier to detach the measuring body, another advantageous development of the invention provides that the direct current supply to the electromagnet arrangement is selected in such a way that in the pick-up position the magnetic field of the second permanent magnet arrangement and/or in the release position the magnetic field of the first permanent magnet arrangement is complete or is almost completely compensated.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Wechseleinheit einen Wechselkopf aufweist, an dem die Elektromagnetanordnung und die erste Permanentmagnetanordnung angeordnet sind.Another advantageous development of the invention provides that the interchangeable unit has an interchangeable head on which the electromagnet arrangement and the first permanent magnet arrangement are arranged.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass der oder jeder Messkörper ein Tastarm eines Oberflächenmessgerätes oder Koordinatenmessgarätes, insbesondere eines Tastschnittgerätes ist.Another advantageous further development of the invention provides that the or each measuring body is a feeler arm of a surface measuring device or coordinate measuring device, in particular of a touch probe device.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann das das Messgerät ein Oberflächenmessgerät, insbesondere Tastschnittgerät, oder Koordinatenmessgerät ist.According to another advantageous development of the invention, the measuring device can be a surface measuring device, in particular a stylus device, or a coordinate measuring device.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, in der stark schematisiert ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messgeräts dargestellt ist.The invention is explained in more detail below with reference to the attached drawing, in which an exemplary embodiment of a measuring device according to the invention is shown in a highly schematic manner.
Es zeigt:
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1 eine Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Messgeräts, -
2 in gegenüber1 vergrößertem Maßstab eine Einzelheit im Bereich eines Tastarmmagazins des Messgeräts gemäß1 , -
3 ingleicher Darstellung wie 2 das Tastarmmagazin, wobei eine äußere Abdeckung des Tastarmmagazins weggelassen ist, -
4 in gegenüber1 vergrößertem Maßstab ein Detail eines Wechselkopfes der Wechseleinrichtung in Kombination mit einem Tastarm, -
5 in gegenüber3 vergrößertem Maßstab eine Einzelheit im Bereich eines Magazinplatzes des Tastarmmagazins gemäß3 in Kombination mit einem Tastarm,6A bis6C verschiedene kinematische Phasen beim Ablegen eines Tastarmes an einem Magazinplatz in dem Tastarmmagazin und -
7A bis7C die kinematischen Phasen gemäß6A bis6C in einer Seitensicht.
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1 a perspective view of an embodiment of a measuring device according to the invention, -
2 in opposite1 according to an enlarged scale a detail in the area of a probe arm magazine of the measuring device1 , -
3 in the same representation as2 the probe arm magazine, with an outer cover of the probe arm magazine being omitted, -
4 in opposite1 enlarged scale a detail of a change head of the changing device in combination with a probe arm, -
5 in opposite3 according to an enlarged scale a detail in the area of a magazine place of the probe arm magazine3 in combination with a probe arm,6A until6C different kinematic phases when depositing a probe arm at a magazine location in the probe arm magazine and -
7A until7C the kinematic phases according to6A until6C in a side view.
In
In
In der in
Die Wechseleinrichtung 2 weist eine Wechseleinheit 24 auf, die einen entlang eines Doppelpfeiles 26 linear verfahrbaren Schlitten 28 aufweist. Der Schlitten 28 dient dazu, die Wechseleinheit 24 zwischen dem Magazin 10 und einer nicht dargestellten Tastarmhalterung des Messgerätes 4 zu verfahren. Der Wechselkopf 12 ist an einem Ende eines um eine Schwenkachse 30 schwenkbar an dem Schlitten 28 gelagerten Hebels 32 angeordnet.The changing
Zum linearen Verfahren des Schlittens 28 und zum Verschwenken des Messkopfes 12 um die Schwenkachse 30 sind entsprechende Antriebe vorgesehen, die durch eine Steuerungseinrichtung ansteuerbar sind. Die Steuerungseinrichtung steuert gleichermaßen einen Drehantrieb zum Drehen des Magazins 10 um die Drehachse 14. Ferner steuert die Steuerungseinrichtung einen Speise-Gleichstrom einer Elektromagnetanordnung, die Bestandteil des Wechselkopfes 12 ist und weiter unten näher erläutert wird.Corresponding drives, which can be controlled by a control device, are provided for the linear displacement of the
Die Funktionsweise der Wechseleinrichtung 2 des erfindungsgemäßen Messgeräts 4 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Wie in
Die dann erreichte Übergabeposition, in der der Tastarm 42 von dem Wechselkopf 12 an den Magazinplatz 20 übergeben wird, ist in
In der Übergabeposition wirkt somit sowohl die von der ersten Permanentmagnetordnung 34 als auch die von der zweiten Permanentmagnetordnung 36 ausgeübte Magnetkraft auf den Tastarm. In der Übergabeposition steuert die Steuerungseinrichtung den Speise-Gleichstrom der an dem Wechselkopf 12 angeordneten Elektromagnetanordnung derart an, dass in der Abgabeposition das Magnetfeld der Elektromagnetanordnung das Magnetfeld der ersten Permanentmagnetordnung 34 derart schwächend überlagert, dass die von der ersten Permanentmagnetanordnung 34 ausgeübte Magnetkraft soweit kompensiert wird, dass die von der zweiten Permanentmagnetanordnung 36 ausgeübte Magnetkraft überwiegt und der Tastarm 22 an den Magazinplatz 20 abgegeben wird.In the transfer position, both the magnetic force exerted by the first arrangement of
In hierzu entsprechender Weise vollzieht sich die Abgabe eines von einem Magazinplatz 16-20 des Magazins 10 aufgenommenen Tastarmes an die Tastarmhalterung.In a manner corresponding to this, a probe arm received from a magazine location 16-20 of the
Dreht man die Reihenfolge der zuvor beschriebenen
Daran anschließend wird, wie in den
Im Ergebnis ist der Tastarm 22 somit sowohl an einem der Magazinplätze 16-20 des Magazins 10 als auch während eines Transportes mittels des Wechselkopfes 12 als auch an der Tastarmhalterung permanentmagnetisch gehalten, so dass ein Abfallen des Tastarmes 22 auch bei einem Stromausfall verhindert ist. Die Elektromagnetanordnung wird bei Aufnahme- bzw. Abgabevorgängen verwendet.As a result, the
Die
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- 2012-04-12 DE DE102012007183.3A patent/DE102012007183B4/en active Active
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