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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Steuerung von Großmanipulatoren, insbesondere Verteilermasten von Autobetonpumpen, mit einem Fernsteuergerät, durch das eine aktive Schwingungsdämpfung des Großmanipulators ein- und ausschaltbar ist und das mindestens einen Steuerhebel aufweist, der am Fernsteuergerät um mindestens eine orthogonal zu seiner Längsachse verlaufende Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, der um eine Grundstellung schwenkbar gelagert ist und der je nach Schwenkwinkel bezogen auf seine Grundstellung einen inneren Nullstellungsbereich und einen äußeren Fahrbereich aufweist, wobei die aktive Schwingungsdämpfung eingeschaltet ist, wenn der Steuerhebel sich im Fahrbereich befindet.
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Großmanipulatoren werden beispielsweise bei Autobetonpumpen eingesetzt, bei denen über eine Pumpe Beton durch eine Förderleitung gepumpt wird. Die Förderleitung ist entlang eines mehrteiligen Verteilermasts geführt. Das äußere Ende der Förderleitung (Endschlauch) hängt im Einsatz freischwingend an der Spitze des Verteilermastes. Der Verteilermast besteht aus einem oder mehreren Segmenten, die über Antriebe faltbar zueinander sind, und ist auf einer stationären oder mobilen Plattform schwenkbar gelagert. Über den Verteilermast ist es möglich, Beton zielgenau durch die Förderleitung über weite Strecken zu verteilen. Die Positionierung des Verteilermastes wird von einem Maschinisten über das Fernsteuergerät vorgenommen. Die Feinjustierung beim Verteilen des Betons am freischwingenden Ende der Förderleitung wird durch einen weiteren Bediener durchgeführt.
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Bei Bewegungen des Verteilermasts kann der Mast insbesondere an seiner Spitze in Schwingung versetzt werden. Besonders stark sind diese Schwingungen bei einem abrupten Stopp, wenn die Mastspitze ihr Ziel erreicht hat. Aber auch wenn der Mast nicht bewegt wird und durch die Förderleitung Beton gepumpt wird, kommt es durch das pulsierende Fördern des Betons zu Schwingungen, insbesondere an der Mastspitze.
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Um diese Schwingung in einem akzeptablen Maß zu halten, sind moderne Großmanipulatoren mit einer aktiven Schwingungsdämpfung ausgestattet, die durch den Maschinisten über das Fernsteuergerät einschaltbar ist. Nach Richtlinie 2006/42/EG (Maschinenrichtlinie) des europäischen Parlaments müssen beim Loslassen der Fernsteuerung alle Bewegungen des Verteilermastes in angemessener Zeit stoppen, um Gefahren für Personen in der Nähe des Großmanipulators auszuschließen. Daher muss die aktive Schwingungsdämpfung abgeschaltet werden, nachdem der Steuerhebel den Nullstellungsbereich erreicht hat, wenn keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen wurden, um die aktive Schwingungsdämpfung in Betrieb zu halten.
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Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist in der europäischen Patentschrift
EP 1 373 661 B1 offenbart. Die aktive Schwingungsdämpfung wird hier eingeschaltet, wenn der Steuerhebel aus seiner Grundstellung im Nullstellungsbereich in den Fahrbereich geführt wird. Wenn der Steuerhebel zurück in den Nullstellungsbereich geführt wird, wird die aktive Dämpfung nicht unmittelbar, sondern über ein Zeitrelais abgeschaltet. Hierdurch kann die aktive Dämpfung bis zu drei Sekunden nach dem Schaltsignal eingeschaltet bleiben. Einen längeren Betrieb der aktiven Dämpfung untersagt die oben genannte Maschinenrichtlinie. Diese Maßnahme eignet sich daher nur bedingt, die Schwingungen durch einem abrupten Stopp der Bewegung des Verteilermasts ausreichend zu dämpfen, da die Schwingungen des Systems trotz Dämpfung nach drei Sekunden noch nicht abgeklungen sind. Für eine Dämpfung der oben beschriebenen Schwingungen der Mastspitze, während der Mast nicht bewegt wird und Beton durch die Förderleitung gepumpt wird, ist sie ungeeignet. Der Stand der Technik schlägt daher vor, für diesen Fall einen Taster mit einer zusätzlichen Funktion im Sinne eines Totmanntasters am Fernsteuergerät neben dem Steuerhebel vorzusehen, um die Dämpfungsfunktion auch im Pumpenbetrieb eingeschaltet zu halten. Das bedeutet, dass der Maschinist zur dauerhaften Betätigung entweder die Hand vom Steuerhebel nehmen muss oder die zweite Hand zur Hilfe nehmen muss, wodurch die Bedienbarkeit erschwert wird.
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Die Aufgabe der Erfindung ist daher, die aktive Schwingungsdämpfung auch dann in Betrieb zu halten, wenn der Steuerhebel nicht im Fahrbereich ist, ohne dabei die Bedienbarkeit wesentlich zu erschweren.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vor, den Steuerhebel so einzurichten, dass er geeignet ist, die aktive Schwingungsdämpfung einzuschalten, ohne eine Bewegung des Großmanipulators zu bewirken.
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Der Maschinist ist durch diese Maßnahme in der Lage, die aktive Schwingungsdämpfung des Großmanipulators in Betrieb zu halten, auch wenn der Steuerhebel sich nicht im Fahrbereich befindet. Dabei muss er weder den Steuerhebel loslassen noch die andere Hand zur Hilfe nehmen, um einen vom Steuerhebel entfernt angeordneten Totmanntaster oder ähnliches zu bedienen.
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Zweckmäßigerweise ist die aktive Schwingungsdämpfung ausgeschaltet, wenn der Steuerhebel sich im Nullstellungsbereich befindet, wobei sich zwischen dem äußeren Fahrbereich und dem inneren Nullstellungsbereich des Steuerhebels ein Schwingungsdämpfungsbereich befindet und eine Auslenkung des Steuerhebels in diesen Schwingungsdämpfungsbereich zu einer Einschaltung der aktiven Schwingungsdämpfung führt, ohne eine Bewegung des Mastes zu bewirken.
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Zweckmäßig ist es, wenn der Steuerhebel um zwei orthogonal zueinander und orthogonal zur Längsachse des Steuerhebels verlaufende Schwenkachsen schwenkbar am Fernsteuergerät gelagert ist. Durch diese Ausführung können durch den Steuerhebel zusätzliche Funktionen im selben Modus durchgeführt werden. Beiden Schwenkachsen sind hierbei ein Nullstellungs-, ein Schwingungsdämpfungs- und ein Fahrbereich in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel zugeordnet.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Steuerhebel um seine Längsachse drehbar gelagert ist, und um eine Grundstellung drehbar gelagert ist und je nach Drehwinkel bezogen auf seine Grundstellung einen inneren Nullstellungsbereich, einen äußeren Fahrbereich und einen dazwischenliegenden Schwingungsdämpfungsbereich aufweist und eine Auslenkung des Steuerhebels in diesem Schwingungsdämpfungsbereich zu einer Einschaltung der aktiven Schwingungsdämpfung führt, ohne eine Bewegung des Großmanipulators zu bewirken. Durch diese zusätzliche Beweglichkeit des Steuerhebels lassen sich weitere Funktionen mit dem Steuerhebel durchführen, ohne dabei den Modus zu wechseln.
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Weiterhin ist es sinnvoll, wenn durch ein oder mehrere visuelle und/oder akustische Signale ausgehend vom Fernsteuergerät angezeigt wird, ob der Steuerhebel sich im Fahrbereich, im Schwingungsdämpfungsbereich oder Nullstellungsbereich befindet. Durch diese Signale weiß der Maschinist jederzeit, in welchem Bereich sich der Steuerhebel befindet.
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Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn der Steuerhebel durch einen Rückstellmechanismus in seine Grundstellung automatisch zurückstellbar ist und die Rückstellkraft bzw. Rückdrehkraft des Steuerhebels am Übergang vom Schwingungsdämpfungsbereich in den Fahrbereich sprunghaft ansteigt bzw. eine haptisch spürbare Schwelle überschritten werden muss. Durch diesen abrupten Anstieg der Rückstellungskraft bzw. Rückdrehkraft des Steuerhebels spürt der Maschinist direkt, wenn er am Übergang vom Dämpfungs- zum Fahrbereich ist, und muss erst den erhöhten Widerstand überwinden, um den Steuerhebel in den Fahrbereich zu bringen. Eine unabsichtliche Bewegung des Steuerhebels in den Fahrbereich wird dadurch deutlich unwahrscheinlicher.
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Des Weiteren sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass an dem Steuerhebel ein Drucktaster angebracht ist und dass die Betätigung des Drucktasters die aktive Schwingungsdämpfung einschaltet. Der Maschinist kann durch dauerhaftes Betätigen des Drucktasters die aktive Schwingungsdämpfung im eingeschalteten Zustand lassen. Dabei muss er weder den Steuerhebel loslassen noch die andere Hand zur Hilfe nehmen, um einen vom Steuerhebel entfernt angeordneten Totmanntaster oder ähnliches zu bedienen.
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Zusätzlich ist es sinnvoll, wenn am Fernsteuergerät bei im Fahrbereich befindlichem Steuerhebel drei unterschiedliche Betriebsmodi bei aktivierter aktiver Schwingungsdämpfung auswählbar sind, nämlich ein Stillstandsmodus und ein oder mehrere Fahrmodi, z.B. einen Langsamfahrmodus und einen Schnellfahrmodus. Falls der Großmanipulator lange nicht verfahren werden soll, beispielweise aufgrund eines längeren Betoniervorganges, kann der Maschinist in den Stillstandmodus schalten, so dass auch im Fahrbereich des Steuerhebels lediglich die Schwingungsdämpfung aktiviert ist. Durch diesen Schaltzustand ist das Auslösen einer unbeabsichtigten Bewegung des Großmanipulators nicht möglich. Wird der Großmanipulator gerade ein- oder aufgefahren, bietet sich der Schnellbewegungsmodus an. Während beim Verfahren im Einsatzgebiet der Langsambewegungsmodus am besten geeignet ist, insbesondere um die Gefährdung des Bedienpersonals auszuschließen.
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Schließlich ergibt sich eine weitere Ausgestaltung der Erfindung bei Systemen, welche als zusätzlichen Betriebsmodus eine sogenannte kartesische Steuerung der Mastspitze aufweisen (siehe z.B. die Schrift
EP 0686224 B2 ). In diesem Betriebsmodus kann durch den oder die Steuerhebel direkt eine Bewegung für die Mastspitze oder des daran angebrachten Endschlauchs in kartesischen (oder Polar-)Koordinaten vorgegeben werden, welche von der Steuerung in Bewegungsgeschwindigkeiten der Einzelgelenke umgerechnet werden. Die Bewegung des Mastes kann damit durch einen einzelnen Steuerhebel, sofern dieser zumindest drei Freiheitsgrade bzw. Verstellrichtungen aufweist, bedient werden. Ein üblicherweise vorhandener zweiter Steuerhebel, bleibt in diesem Modus jedoch ungenutzt, d.h. dessen Auslenkung führt zu keiner Bewegung des Mastes. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, im Betriebsmodus der kartesischen Steuerung, welcher für den zweiten Steuerhebel sinngemäß einen Stillstandsmodus bedeutet, durch die Auslenkung des zweiten Steuerhebels in einer seiner vorhandenen Verstellrichtungen die aktive Schwingungsdämpfung einzuschalten. Durch diese Lösung steht für den Bediener eine weitere Möglichkeit zum Ein- und Ausschalten der aktiven Schwingungsdämpfung im Betriebsmodus der kartesischen Steuerung zur Verfügung. Dadurch erhöht sich der Bedienkomfort des Gesamtsystems ohne dass dafür eine zusätzliche, von den Joysticks gesonderte Totmannfunktion erforderlich ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert: Es zeigen:
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1: schematisch eine Draufsicht auf ein Fernsteuergerät gemäß der Erfindung;
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2: Detailansicht des Bereichs A aus 1;
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3: schematisch in Seitenansicht die Bewegung des Steuerhebels aus 1;
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4: schematisch in Seitenansicht die Verdrehbarkeit des Steuerhebels aus 1 um seine Längsachse;
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5: Schematisch das Fernsteuergerät aus 1 in einem zweiten Betriebsmodus;
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6: eine schematische Ansicht eines Steuerhebel in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In den Zeichnungen ist ein Fernsteuergerät gemäß der Erfindung insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet.
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In 1 ist das Fernsteuergerät 1 für eine Autobetonpumpe in schematischer Draufsicht gezeigt. An dem Fernsteuergerät 1 sind zwei Steuerhebel 2 angebracht, durch die ein Verteilermast der Autobetonpumpe bewegt werden kann. Das Fernsteuergerät 1 weist zudem ein Display 3 auf, über das hauptsächlich Statusanzeigen angezeigt werden. Des Weiteren ist am Fernsteuergerät 1 ein Auswahlschalter 4 vorgesehen, über den drei Betriebsmodi, d.h. zwei Fahrmodi, der „Schnellbewegungsmodus“ (symbolisiert durch einen Hasen), „Langsambewegungsmodus“ (symbolisiert durch eine Schnecke) und ein „Stillstandsmodus“ (symbolisiert durch einen durchkreuzten Verteilermasten) ausgewählt werden können. Der hier eingestellte Betriebsmodus ist der „Schnellbewegungsmodus“.
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Der Steuerhebel 2 ist durch verschiedene Maßnahmen dazu eingerichtet, die aktive Schwingungsdämpfung des Großmanipulators einzuschalten, ohne eine Bewegung des Großmanipulators zu bewirken. Diese Maßnahmen werden im Folgenden genauer erläutert.
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Die beiden Steuerhebel 2 sind um zwei orthogonal zu ihrer Längsachse verlaufende Schwenkachsen X, Y gegen eine Rückstellkraft schwenkbar am Fernsteuergerät 1 gelagert und weisen einen Nullstellungsbereich 5, einen Schwingungsdämpfungsbereich 6 und einen Fahrbereich 7 auf.
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Die drei Bereiche sind in der Detailansicht des Bereichs A aus 1 in 2 vergrößert dargestellt. Befindet sich der Steuerhebel 2 in seinem Nullstellungsbereich 5, ist die aktive Schwingungsdämpfung des Großmanipulators nicht eingeschaltet. Der Nullstellungsbereich 5 ist relativ zu den anderen beiden Bereichen klein, so dass bereits ein sehr kleiner Schwenkwinkel ausreicht, den Steuerhebel 2 aus dem Nullstellungsbereich 5 in den Schwingungsdämpfungsbereich 6 zu bewegen. Wenn der Steuerhebel 2 von dem Maschinisten nun aus dem Nullstellungsbereich 5 in den Schwingungsdämpfungsbereich 6 bewegt wird, wird die aktive Schwingungsdämpfung der Autobetonpumpe eingeschaltet. Der Verteilermast der Autobetonpumpe wird aber noch nicht verfahren. Bewegt der Maschinist den Steuerhebel 2 weiter bis in den Fahrbereich 7, wird der Verteilermast je nach jeweils ausgewähltem Betriebsmodus verfahren. Wenn der Maschinist den Steuerhebel 2 loslässt, schwenkt dieser durch seinen Rückstellmechanismus automatisch zurück in den Nullstellungsbereich 5.
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Sinnvollerweise erhöht sich die Kraft des Rückstellmechanismus an den Übergängen der einzelnen Bereiche sprunghaft bzw. die Übergänge weisen eine für den Maschinisten spürbare haptische Schwelle auf, ohne dass die Rückstellkraft notwendigerweise im Fahrbereich 7 und im Schwingungsdämpfungsbereich 6 unterschiedlich ist. Zusätzlich wird über das Display 3 angezeigt, in welchem Bereich sich der Steuerhebel 2 jeweils befindet. Wenn der Verteilermast seine Zielposition erreicht hat, bewegt der Maschinist den Steuerhebel 2 vom Fahrbereich 7 in den Schwingungsdämpfungsbereich 6, der Verteilermast stoppt und gleichzeitig bleibt die aktive Schwingungsdämpfung eingeschaltet, ohne dass der Maschinist in irgendeiner Form umgreifen muss. Die Bedienbarkeit ist damit sehr einfach.
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3 zeigt schematisch einen solchen Bewegungsablauf. Dort wird der Steuerhebel 2 aus seiner Grundstellung um die Schwenkachse Y verschwenkt.
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Der Steuerhebel 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich um seine Längsachse Z drehbar gelagert. Dies ist in 4 schematisch dargestellt. Ebenso wie bei den Schwenkachsen X, Y die orthogonal zur Längsachse Z verlaufen, weist der Steuerhebel 2 auch bei einer Verdrehung um seine Längsachse Z einen Nullstellungsbereich, einen Schwingungsdämpfungsbereich und einen Fahrbereich in Abhängigkeit vom Drehwinkel auf.
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Das in 5 dargestellte Fernsteuergerät 1 ist über den Auswahlschalter 4 auf den Betriebsmodus „Stillstandsmodus“ eingestellt. Die Steuerhebel 2 weisen hier ebenfalls den Nullstellungsbereich 5, den Schwingungsdämpfungsbereich 6 und den Fahrbereich 7 auf. Allerdings ist die Bewegungsfunktion des Verteilermasts der Autobetonpumpe in diesem Betriebsmodus über die Steuerhebel 2 nicht eingeschaltet. Die aktive Schwingungsdämpfung bleibt aber auch im Fahrbereich 7 eingeschaltet. Dieser Betriebsmodus eignet sich besonders gut für längere Betoniervorgänge, bei denen der Verteilermast längere Zeit nicht bewegt werden muss, aber durch Pumpvorgänge trotzdem Schwingungen am Verteilermast auftreten. Jede Schwenk- oder Drehbewegung des Steuerhebels 2 kann damit vom Maschinisten dazu verwendet werden, die Schwingungsdämpfung einzuschalten, ohne eine Fahrbewegung des Mastes zu bewirken.
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6 zeigt eine andere Ausführungsform des Steuerhebels 2. Der Steuerhebel 2 weist hier einen zusätzlichen Drucktaster 8 mit Totmannfunktion auf, über den die aktive Schwingungsdämpfung aktiviert bleibt. Ist der zusätzliche Drucktaster 8 betätigt, bleibt die aktive Schwingungsdämpfung auch im Nullstellungsbereich 5 eingeschaltet, ohne dass der Maschinist in irgendeiner Form umgreifen muss. Die Bedienbarkeit ist damit sehr einfach.
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Die Drucktasterfunktionalität kann mechanisch auch so gelöst sein, dass der gesamte Steuerhebel von oben in Richtung der Fernsteuereinheit heruntergedrückt wird und hierdurch ein Schaltmechanismus unterhalb des Steuerebels ausgelöst wird, der die Schwingungsdämpfung aktiviert.
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Die Drucktasterfunktionalität kann auch hier im Stillstandsmodus dazu verwendet werden, die Schwingungsdämpfung einzuschalten.
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Wenn der Großmanipulator als zusätzlichen Betriebsmodus eine sogenannte kartesische Steuerung der Mastspitze aufweist, kann in diesem Betriebsmodus durch den oder die Steuerhebel 2 direkt eine Bewegung für die Mastspitze oder des daran angebrachten Endschlauchs in kartesischen (oder Polar-)Koordinaten vorgegeben werden, welche von der Steuerung in Bewegungsgeschwindigkeiten der Einzelgelenke umgerechnet werden. Die Bewegung des Mastes kann damit durch einen einzelnen Steuerhebel 2, sofern dieser zumindest drei Freiheitsgrade bzw. Verstellrichtungen aufweist, bedient werden. Ein üblicherweise vorhandener zweiter Steuerhebel 2, bleibt in diesem Modus jedoch ungenutzt, d.h. dessen Auslenkung führt zu keiner Bewegung des Mastes. In diesem Betriebsmodus der kartesischen Steuerung, welcher für den zweiten Steuerhebel 2 sinngemäß einen Stillstandsmodus bedeutet, wird durch die Auslenkung des zweiten Steuerhebels 2 in einer seiner vorhandenen Verstellrichtungen die aktive Schwingungsdämpfung eingeschaltet. Durch diese Lösung steht für den Bediener eine weitere Möglichkeit zum Ein- und Ausschalten der aktiven Schwingungsdämpfung im Betriebsmodus der kartesischen Steuerung zur Verfügung. Dadurch erhöht sich der Bedienkomfort des Gesamtsystems, ohne dass dafür eine zusätzliche, von den Steuerhebeln 2 gesonderte Totmannfunktion erforderlich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1373661 B1 [0005]
- EP 0686224 B2 [0016]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Richtlinie 2006/42/EG [0004]
