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Stand der Technik
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Bei einer handgeführten Hubsäge erfordert das exakte Sägen entlang einer auf dem Werkstück vorgezeichneten Kontur oder Linie einen hohen Grad an Übung. Trotzdem besteht die Gefahr von fehlerhaften Sägeschnitten, da das Sägeblatt infolge von beim Sägen am Sägeblatt auftretende Quer- und/oder Torsionskräften zum Verlaufen neigt. Dabei verläuft das Sägeblatt typischerweise zuerst an der Werkstückunterkante, also an der unteren Schnittkante, so dass dann, wenn der Bedienende das Verlaufen an der Werkstückoberkante erkennt, bereits an der Werkstückunterkante eine relativ große Abweichung von der gewünschten Kontur erfolgt ist. Wenn nunmehr der Bedienende beim Sichtbarwerden der Bahnabweichung an der Werkstückoberfläche korrigierend eingreift, ist bereits ein beträchtlicher, nicht mehr zu kompensierender Fehler an der Schnittunterkante entstanden. Selbst bei exakter Konturverfolgung auf der Werkstückoberfläche kann nicht sicher ausgeschlossen werden, dass das Sägeblatt an der Unterkante des Werkstücks verläuft. Erschwerend kommt hinzu, dass um die Zerspanarbeit gering und die Hubsäge kompakt zu halten, die typischerweise biegeweichen Sägeblätter gemäß der fortschreitenden Entwicklung zunehmend schmaler ausgeführt werden. Dies begünstigt ein unkontrolliertes und unerwünschtes Verlaufen des Sägeblatts in dem zu bearbeitenden Werkstück bzw. Sägegut.
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Aus der
DE 10 2007 030 246 A1 ist bereits eine handgeführte Hubsäge mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer handgeführten Hubsäge, insbesondere Stichsäge oder Säbelsäge, umfassend einen Aktuator zur Vermeidung eines Verlaufens eines in die Hubsäge einsetzbaren Sägeblatts durch Verlagerung und/oder Verdrehung des Sägeblatts, insbesondere in einem zu bearbeitenden Sägegut.
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Es wird vorgeschlagen, dass der Aktuator einen Bimetallwerkstoff und/oder einen Formgedächtniswerkstoff aufweist und/oder daraus gebildet ist und die Verlagerung und/oder Verdrehung durch eine Formänderung des Bimetallwerkstoffs und/oder des Formgedächtniswerkstoffs erfolgt. Unter der handgeführten Hubsäge soll beispielsweise eine Stichsäge, eine Säbelsäge, eine Gartensäge, ein Astsäge oder eine andere Säge, bei der das Arbeitsmittel im wesentlichen einen Hub ausführt, verstanden werden. Vorteilhafterweise kann durch den dem Verlaufen entgegenwirkenden Aktuator die Schnittqualität erhöht werden. Der Verschnitt und der Ausschuss von Sägegut wird vorteilhaft verringert bzw. die Schnittqualität gesteigert. Ein üblicherweise aus dem Verlaufen resultierender Verschleiß an der Hubsäge bzw. an den Hubsägekomponenten, insbesondere dem Sägeblatt, dessen Sägeblattaufnahme oder dem Antriebsstrang, wird überdies vermieden.
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In Weiterführung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Aktuator das Sägeblatt und/oder eine Hubvorrichtung selbstregulierend, insbesondere dem Verlaufen entgegenwirkend, verlagert und/oder verdreht. Unter selbstregulierend soll ohne Zuhilfenahme einer Steuerung oder Regelung der Aktuatoren verstanden werden. Dazu sind die Materialeigenschaften des Bimetallwerkstoffs und/oder Formgedächtniswerkstoffs derart auf die an der jeweiligen Hubsäge potentiell auftretenden Verlaufsfälle abgestimmt, insbesondere die Auswahl, Dicke, Geometrie, Anordnung der Bimetallwerkstoffe und/oder Formgedächtniswerkstoffe, dass sie die potentiell auftretenden Verlaufsfälle einzig durch Ihre Formänderungseigenschaften korrigieren. Vorteilhafterweise kann somit auf eine aufwendige und/oder teuere und/oder empfindliche Sensorik zur Erfassung des Verlaufens, welche zudem eine Steuer oder Regelelektronik zur Steuerung oder Regelung einer das Verlaufen vermeidenden bzw. dem Verlaufen gegensteuernden Aktuatorik erforderlich machen würde, verzichtet werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der Aktuator das Sägeblatt in eine unverlaufene Ausgangslage des Sägeblatts oder entgegen einer Verlaufsbewegung über die unverlaufene Ausgangslage hinaus, insbesondere kurzzeitig über die unverlaufene Ausgangslage hinaus, verlagert und/oder verdreht. Vorteilhafterweise kann dadurch eine insbesondere beschleunigte Rückführung des Sägeblatts in seine unverlaufene Ausgangslage erreicht werden. Unter unverlaufener Ausgangslage soll eine gerade nicht tordierte Ausrichtung des Sägeblatts verstanden werden, insbesondere parallel zur Längsachse der Hubvorrichtung.
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Desweiteren wird vorgeschlagen, dass die Formänderung des Bimetallwerkstoffs und/oder des Formgedächtniswerkstoffs durch Anlegen einer Spannung und/oder eines Stroms und/oder einer Temperaturänderung an diesen, insbesondere steuerbar oder regelbar, erfolgt. Das direkte Anlegen einer Spannung und/oder eines Stroms kann entweder direkt oder indirekt durch eine Temperaturänderung des Bimetallwerkstoffs und/oder Formgedächtniswerkstoffs eine Formänderung und zumindest indirekt eine Aktivierung des Aktuators zur Folge haben. Zudem kann beispielsweise der Formgedächtniswerkstoff zwischen bistationären Zuständen geschaltet werden. Dies ermöglicht beispielsweise einen spielfreien oder spielbehafteten Sägeblattbetrieb insbesondere bezogen auf eine Richtung quer zu den größerflächigen Seiten des Sägeblatts. Somit kann der Grad der Verlaufskompensation und/oder die Schnittqualität durch eine veränderbare Einstellung des seitlichen Spiels des Hubsägeblatts variiert werden. Vorteilhafterweise kann hierbei, insbesondere in Verbindung mit einer das Verlaufen detektierenden Sensorik, eine gezielte, mitunter auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasste Verlaufskorrektur und/oder -kompensation eingeleitet werden.
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Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Formänderung des Bimetallwerkstoffs und/oder des Formgedächtniswerkstoffs aufgrund einer zumindest mittelbaren Kontaktierung des Sägeblatts mit dem Aktuator erfolgt. Die bei der Kontaktierung auftretende Reibungswärme kann dadurch vorteilhaft zur Formänderung des Bimetallwerkstoffs und/oder des Formgedächtniswerkstoffs und damit zur Kompensation des Verlaufens genutzt werden. Überdies erfolgt die Vermeidung des Verlaufens vorteilhaft selbstregulierend. Je nach Schwere und Art des Verlaufens, beispielsweise nur in Querrichtung und/oder unter Einbeziehung eines Verdrehens bzw. einer Torsion des Hubsägeblatts, wird eine äquivalente Gegenkraft auf das Sägeblatt eingeleitet. Diese kann bevorzugt über die Breite der größerflächigen Seite des Sägeblattes variieren und damit insbesondere auch ein Verdrehen des Hubsägeblatts adäquat kompensieren.
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Erfindungsgemäß wird ferner vorgeschlagen, dass die Formänderung des Bimetallwerkstoffs und/oder des Formgedächtniswerkstoffs durch eine Kühlung, bevorzugt steuerbar oder regelbar, insbesondere mittels einer Blasluft und/oder Kühlluft der Hubsäge erfolgt. Durch die Kühlung kann eine Aufhebung des Einflusses durch den Bimetallwerkstoff und/oder den Formgedächtniswerkstoff auf das Sägeblatt erreicht werden. Die aktive Kühlung ermöglicht eine raschere Temperaturänderung des Sägeblatts nach einer Erwärmung. Somit kann vorteilhaft die Geschwindigkeit der Formänderung, insbesondere aus dem erwärmten Zustand zum erkalteten Zustand, beschleunigt werden.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung wird vorgeschlagen, dass die Verlagerung und/oder Verdrehung des Sägeblatts quer zu einer Schnittebene und/oder um die Hubachse der Hubsäge erfolgt, insbesondere mittels zumindest einer durch den Bimetallwerkstoff und/oder Formgedächtniswerkstoff zumindest mittelbar bewegten Seiten- bzw. Querführung und/oder Pendelführung und/oder Torsionsführung des Sägeblatts und/oder einer Rotationsführung der Hubvorrichtung. Unter Seiten- bzw. Querführung sollen beispielsweise Backen, Zangen, Rollen, Nuten, Stell- oder Führungsglieder etc. verstanden werden. Diese sind im Stande, das Sägeblatt im Wesentlichen quer zur Sägerichtung zu führen und/oder zu verdrehen. Ferner können diese Wärme, insbesondere Reibungswärme, zum Bimetallwerkstoff und/oder Formgedächtniswerkstoff leiten oder sind selbst aus Bimetallwerkstoff und/oder Formgedächtniswerkstoff gebildet. Die Pendelführung führt das Sägeblatt über zumindest dessen Sägeblattrücken und kann es darüber hinaus seitlich verlagern und/oder verdrehen.
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Ferner wird ein Verfahren für eine handgeführte Hubsäge zur Vermeidung eines Verlaufens eines in die Hubsäge einzusetzenden Sägeblatts, insbesondere in einem zu bearbeitenden Sägegut, durch Verlagerung und/oder Verdrehung des Sägeblatts mittels eines Aktuators vorgeschlagen, wobei das Sägeblatt zumindest mittelbar durch eine Formänderung des einen, einen Bimetallwerkstoff und/oder einen Formgedächtniswerkstoff aufweisenden und/oder daraus gebildeten Aktuators, verlagert wird. Vorteilhaft wird dadurch der Bedienkomfort beim Sägen erhöht, da ein Verlaufen aktiv vermieden wird.
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Desweiteren wird vorgeschlagen, dass das Sägeblatt durch den Aktuator selbstregulierend verlagert wird. Vorteilhaft kann dadurch gegenüber Konzepten mit elektronisch gesteuerter oder geregelter Verlaufskorrektur Energie eingespart werden, was insbesondere bei akkubetriebenen Geräten die potentielle Betriebsdauer des Geräts pro Akkuladung steigert.
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Die Aufgaben der Aktuatoren gemäß der Beschreibung und/oder der Ansprüche, nämlich einem Verlaufen des Sägeblatts entgegenzuwirken, können durch mehrere gleich wirkende und/oder unterschiedlich wirkende Aktuatoren übernommen werden.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
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1 eine Seitenansicht einer handgeführten Hubsäge,
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2 eine vergrößerte Ansicht des in 1 gestrichelt umrandeten Ausschnitts II in Richtung des Pfeils II,
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3 eine vergrößerte Ansicht des in 2 gestrichelt umrandeten Ausschnitts III für verschiedene Betriebsfälle.
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Die in 1 in Seitenansicht schematisiert dargestellte handgeführte Hubsäge 10, in Form einer Stichsäge 12, weist ein Maschinengehäuse 14 auf, in dem ein mittels eines Schalters 16 schaltbarer Motor 18 aufgenommen ist, der über ein Getriebe 20 eine Hubvorrichtung 22 (vgl. 2) in eine aufwärts und abwärts gerichtete Hubbewegung antreibt. Alternativ kann die Hubsäge 10 über einen Formänderungswerkstoffantrieb verfügen, insbesondere einem Piezoantrieb. Am unteren Endbereich der Hubstange 22 ist ein Werkzeughalter 24 angeordnet, in dem ein Stich- oder Hubsägeblatt 26 endseitig eingespannt ist. Das Hubsägeblatt 26 weist an voneinander abgekehrten Schmalseiten einerseits eine Sägezahnleiste 28 und andererseits einen Sägeblattrücken 30 auf. Während des Hubs des Hubsägeblatts 26 ist der Sägeblattrücken 30 an einer Stützrolle bzw. Pendelrolle 32 abgestützt, die am Maschinengehäuse 14 gehalten ist. Am Maschinengehäuse 14 ist weiterhin eine unterhalb des Maschinegehäuses 14 angeordnete Fußplatte 34 befestigt, die zum Aufsetzen der handgeführten Hubsäge 10 auf ein Werkstück (nicht dargestellt) und zum Führen der handgeführten Hubsäge 10 dient. Das sich senkrecht zu der Fußplatte 34 bewegende Hubsägeblatt 26 ist durch eine Ausnehmung in der Fußplatte 34 hindurchgeführt. Die Fußplatte 34 ist in 1 nur ausschnittweise angedeutet. An der handgeführten Hubsäge 10 ist ferner ein Führungsmechanismus 38 vorgesehen, mit dem das Hubsägeblatt 26 nahe der Fußplatte 34 seitlich geführt ist.
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Gemäß 2 umfasst der Führungsmechanismus 38 zwei Führungsbackenaufnahmen 40, wobei jeweils eine Führungsbackenaufnahme 40 einer der beiden voneinander abgekehrten Großflächen 42a, b des Hubsägeblatts 26 zugekehrt ist. Die handgeführte Hubsäge 10 verfügt weiterhin über eine Vorrichtung zur Verlaufskompensation des Hubsägeblatts 26. Die Vorrichtung zur Verlaufskompensation umfasst zwei Aktuatoren 44. Die Aktuatoren 44 sind an den Führungsbackenaufnahmen 40 angeordnet und/oder in diese integriert. Die zwei Aktuatoren 44 sind im vorliegenden Fall aus Bimetallwerkstoff gebildet, können aber auch zumindest teilweise aus Formgedächtniswerkstoff oder lediglich teilweise aus Bimetallwerkstoff gebildet sein. Sie bilden die Führungselemente bzw. Führungsbacken für das Hubsägeblatt 26. Der Bimetallwerkstoff ist im vorliegenden Fall derart gewählt, dass er sich bei einer Erwärmung ausdehnt und bei einer Abkühlung zusammenzieht. Bei Raumtemperatur befinden sich die Aktuatoren 44 in einer Ausgangslage und sind spielbehaftet zum Hubsägeblatt 26 angeordnet. Bei Verlaufen des Hubsägeblatts 26 (vgl. hierzu beispielhaft das Ausführungsbeispiel gemäß 3b) berührt dieses zumindest einen der Aktuatoren 44a, b. Es wirkt zumindest einer Querkraft auf einen der Aktuatoren 44, und es entsteht aufgrund der überlagerten Hubbewegung Reibungswärme. Durch die Reibungswärme dehnt sich der Bimetallwerkstoff des zumindest einen berührten Aktuators 44 aus. Dadurch wirkt zumindest eine der Querkraft des Hubsägeblatts 26 entgegen gerichtete Querkraft. Durch die Formänderung des Bimetallwerkstoffs bzw. Aktuators 44 wird das Hubsägeblatt 26 in seine Ausgangslage zurückverlagert, wodurch es zu einer Verlaufskompensation kommt. Infolgedessen reduziert sich die Reibung und der Aktuator 44 nimmt wieder seine Ausgangslage an. Somit kann im vorliegenden Fall eine selbstregulierende Verlaufskorrektur sichergestellt werden. Bei einer insbesondere die seitliche Verlaufsbewegung überlagernden Torsionsverlaufsbewegung des Hubsägeblatts treten partiell stärkere Querkräfte am Aktuator 44 auf. Damit erhöht sich partiell die Reibungswärme, was zu einer partiell verstärkten Formänderung des Aktuators 44 führt, wodurch das Hubsägeblatt 26 mitunter entgegen einer tordierenden Verlaufsbewegung zumindest in seine Ausgangslage zurückgedreht wird. Die potentiellen Verlaufsrichtungen und im Gegensatz hierzu die durch die Aktuatoren 44 am Sägeblatt 26 hervorgerufenen Gegenbewegungen sind mit Doppelpfeilen 48, 50, 52 angedeutet. Der erste Doppelpfeil 48 entspricht dabei einer Verlagerung entlang der Z-Achse, der zweite Doppelpfeil 50 einer Verdrehung um die X-Achse und der dritte Doppelpfeil 52 einer Verdrehung um die Y-Achse, gemäß den Achsen X, Y, Z des Koordinatensystems 46.
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Alternativ können die Aktuatoren 44 auch mit einer Spannung und/oder einem Strom beaufschlagt werden, wodurch eine Termperaturänderung, insbesondere eine Termperaturerhöhung und damit Formänderung des Aktuators 44 hervorgerufen wird. Zudem kann ein nicht dargestellter Kühlluftstrom eingesetzt werden, beispielsweise der Motorkühlluftstrom und/oder der Blasluftstrom zum entfernen von Sägespänen.
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Dadurch kann eine beschleunigte Abkühlung des Bimetallwerkstoffs und/oder Formgedächtniswerkstoffs nach einer Erwärmung bewirken werden. Dieser Kühlluftstrom kann direkt auf die Aktuatoren 44 gerichtet sein. Ferner kann der Kühlluftstrom, insbesondere in Bezug auf sein Volumen und/oder seine Strömungsrichtung, steuerbar oder regelbar ausgeführt sein, so dass beispielsweise nur einer der Aktuatoren 44 oder Aktuatorbereiche gekühlt wird. Insbesondere in Kombination mit einer Kühlluft-, Spannungs- und/oder Strombeaufschlagung kann somit eine gewünschte Formänderung des zumindest einen Aktuators 44 bzw. Bimetallwerkstoffs und/oder Formgedächtniswerkstoffs gezielt erzeugt und/oder eingestellt werden. Ferner kann durch Variation zumindest der Spannung und/oder des Stroms und/oder der Kühlluftstrombeaufschlagung eine rasche und/oder präzise Formänderung des Aktuators eingestellt und somit das Verlaufen korrigiert, insbesondere steuerbar oder regelbar, werden. Ferner kann ein Verlaufen überdies durch einen mit einer Steuer- oder Regelelektronik verbundenen Sensor (nicht dargestellt) detektiert und/oder überwacht werden, welche eine Spannung und/oder einen Strom, eine Kühlluftführung und/oder Kühlluftaktuatorik entsprechend steuert oder regelt. Der Sensor könnte beispielsweise als Kraftaufnehmer ausgeführt sein, der insbesondere ebenfalls an den Führungsbacken 40 des Führungsmechanismus 38 angeordnet sein könnte.
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Desweiteren kann der Aktuator 44 auch an der Pendelrolle 32, der Hubvorrichtung 22 oder einem weiteren das Hubsägeblatt 26 zumindest mittelbar führenden Hubsägebauteil angreifen und dieses seitlich und/oder rotativ gemäß den vorgenannten Prinzipien verlagern. Zumindest hierzu kann die Hubvorrichtung 22 in Grenzen drehbar ausgebildet sein oder aber auch nur ein vorhandenes Drehspiel der Hubvorrichtung 22 ausnutzen.
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Die 3a–c stellen den Ausschnitt III aus 2 schematisch für unterschiedliche Betriebsfälle dar. Die 3d, e bilden einen Schnitt durch die Ebene A-A gemäß 3a, jedoch in jeweils verlaufenen Zuständen.
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3a zeigt das Hubsägeblatt 26 sowie die paarweise angeordneten Aktuatoren 44a, b und optional weitere Aktuatoren 44’a, b in einem Ausgangszustand. Die Aktuatoren 44a, b und 44’a, b sind aus Bimetallstreifen gebildet, die parallel zu den Großflächen 42a, b des Sägeblatts ausgerichtet sind. Das Hubsägeblatt 26 ist nicht verlaufen; die Aktuatoren 44a, b, 44’a, b sind spielbehaftet zu den Großflächen 42a, b des Hubsägeblatts 26 beabstandet.
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In 3b wird das gemäß dem Koordinatensystem 46 in positiver Z-Achse verlaufene Hubsägeblatt 26 mittels der Aktuatoren 44a, 44’a mit der das Verlaufen kompensierenden Querkraft FQ in Richtung der negativen Z-Achse verlagert. Die Aktuatoren 44a, 44‘a sind formverändert ausgedehnt und berühren die Großfläche 42a des Hubsägeblatts 26.
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3c stellt eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar. Das Hubsägeblatt 26 wird entgegen einer Verlaufsrichtung um die X-Achse mit einem Moment TQ beaufschlagt, wodurch dem Verlaufen entgegengewirkt wird.
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3d stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Draufsicht entlang der y-Achse dar. Die Aktuatoren 44a, b verlagern das Hubsägeblatt 26 um die Hubachse der Hubvorrichtung 22 bzw. um die Y-Achse. Das Hubsägeblatt 26 wird dadurch entgegen einer Verlaufsrichtung tordiert.
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3e zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Die aus einem Formgedächtniswerkstoff bestehenden Aktuatoren 44a, b nehmen eine dreieckige Form an, wodurch das Hubsägeblatt 26 ebenfalls um dessen Hubachse verlagert wird. Alternativ können die Aktuatoren 44a, b auch eine nicht dargestellte bliebige andere Form welche geeignet ist das Verlaufen zu kompensieren annehmen, beispielsweise eine konkave oder konvexe Form. Ebenso kann die Formveränderung auch mittels eines Bimatallwerkstoffs erreicht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007030246 A1 [0002]
