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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Justieren bzw. zum Kalibrieren von Messvorrichtungen für Drehmomentschlüsseln mit unterschiedlichen Auslösemechanismen, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse aufweist.
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Beschreibung
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Die Verschraubung ist die am häufigsten genutzte Verbindung im Maschinenbau. Solche Verbindungselemente können nur durch die Verwendung geeigneter Montagewerkzeuge wirksam werden. Zu den hierfür geeigneten Montagewerkzeugen zählen Drehmomentwerkzeuge. Drehmomentwerkzeuge werden benötigt, um an einem Werkstück ein bestimmtes Drehmoment auszuüben. Als Drehmomentwerkzeuge sind beispielsweise Drehmomentschlüssel oder Drehmomentschraubendreher bekannt. Es gibt insbesondere anzeigende und auslösende Drehmomentschlüssel. Anzeigende Drehmomentwerkzeuge zeigen immer das jeweils anliegende Drehmoment an. Bei auslösenden Drehmomentwerkzeugen wird ein Solldrehmoment eingestellt. Sobald dieses Drehmoment beim Anziehen einer Verschraubung erreicht wird, signalisiert das Drehmomentwerkzeug das Erreichen des Solldrehmoments einem Nutzer. Dies kann beispielsweise durch ein hörbares Klicken oder fühlbares Knacken durch Kraftunterbrechung signalisiert werden.
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Das bei der Verwendung handgeführter Werkzeuge zu übertragende Drehmoment ist hierbei sowohl von der physischen Konstitution des Benutzers als auch von dessen subjektiven Kraftempfinden abhängig. Drehmomentwerkzeuge werden eingesetzt, um eine Schraube mit einer hohen Vorspannkraft zu belasten, die im elastischen Bereich der Schraube liegt, oder auch, um die Schraube mit nur geringen Vorspannkräften zu belasten. Der Einsatz von neuen Konstruktionswerkstoffen wie z. B. Magnesium, Aluminium oder Kunststoff, vor allem für den Leichtbau in der Automobil- oder Flugzeugindustrie lässt, sowohl den Bedarf als auch die Anforderungen an die Drehmomentwerkzeuge ansteigen. Durch diese neuen Werkstoffe steigt nämlich die Zahl der empfindlichen Schraubverbindungen. Die geringere Zugfestigkeit dieser Leichtbau-Werkstoffe im Vergleich zu Stahlwerkstoffen würde bei einer Überbeanspruchung der Schraubverbindung zu Beschädigungen des Gewindes führen, die diese teuren Bauteile unbrauchbar machen würden.
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Auslösende Drehmomentschlüssel sind mit unterschiedlichen Auslösesystemen ausgestattet. So sind Auslösesysteme beispielsweise mit einer Schaltkante, einem Kippwürfel oder Kniehebel ausgestattet. Bei einem Schaltkantensystem ist die Auslösung üblicherweise hart und schnell. Währenddessen ist die Auslösung beispielsweise bei einem der Drehmomentschlüssel mit einem Kniehebel als Auslösemechanismus üblicherweise relativ langsam mit einem weichen Übergang. Der Auslösepunkt wird durch einen deutlichen Abfall einer steigenden Drehmomentkurve gekennzeichnet. Die Software eines Messinstruments zum Kalibrieren der auslösenden Drehmomentschlüssel muss den Knickpunkt der unterschiedlichen Auslösecharakteristiken erkennen und entsprechend anzeigen.
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Derzeit werden daher nur Messinstrumente in einem Anzeigemodus, also mit einem anzeigenden Referenzdrehmomentschlüssel, kalibriert.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 20 2005 002 748 U1 ist ein handbetätigtes Werkzeug oder Werkzeugbehältnis bekannt, bei dem an dem Werkzeug oder dem Werkzeugbehältnis ein Speicherchip angebracht ist, in welchem Informationen für den Verwender des Werkzeugs oder des Werkzeugbehältnisses einschreibbar und aus welchen Informationen auslesbar sind.
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Die
DE 10 2011 001073 beschreibt ein Verfahren zum Kalibrieren und Prüfen von Werkzeugen mittels einer Kalibriereinrichtung. Dort wird insbesondere ein Verfahren zum Verwalten der Kalibrier- und/oder Prüfdaten und zum Optimieren eines Kalibrierungsprozesses offenbart. Durch die Optimierung des Kalibrierungsprozesses wird verhindert, dass Werkzeuge mit einem inkorrekten Ablauf und/oder Parameter kalibriert, geprüft oder benutzt werden. Ferner wird eine automatische Auswertung der Kalibier- und Prüfergebnisse beschrieben.
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Aus der
DE 20 2008 002 919 U1 ist eine Betätigungsvorrichtung zum Prüfen von Drehmomentschlüsseln, enthaltend einen Träger zur Fixierung eines zu prüfenden Drehmomentschlüssels sowie einen an dem Träger angeordneten Messwertaufnehmer, welcher mit dem Kopfstück des zu prüfenden Drehmomentschlüssels gekoppelt wird, bekannt. Zudem enthält sie eine auf dem Träger angeordnete Griffhalterung zur Fixierung des Griffs des zu prüfenden Drehmomentschlüssels und einen Auslenkmechanismus zum Erzeugen eines Drehmoments auf das Kopfstück des zu prüfenden Drehmomentschlüssels.
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Aus der
DE 20 2008 002 913 ist eine Betätigungsvorrichtung zum Kalibrieren von Drehmomentschlüsseln bekannt, in der ein Drehmomentmesssystem vorgesehen ist, das eine Aufnahme zur Aufnahme eines Drehmomentschlüssels, einen Drehmomentaktor zum Aufbringen eines Drehmoments auf den Drehmomentschlüssel und einen Drehmomentmessaufnehmer zur Erfassung des Drehmoments umfasst. Über den Drehmomentmessaufnehmer wird eine Referenz bereitgestellt, so dass eine im Drehmomentschlüssel angeordnete Einrichtung zur elektronischen Messung des Drehmomentes kalibriert werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, welche geeignet ist Messvorrichtungen für Drehmomentschlüssel, welche über unterschiedliche Auslösemechanismen und damit über unterschiedliche Knickpunkte verfügen, zu justieren bzw. kalibrieren.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einer Vorrichtung zum Justieren bzw. zum Kalibrieren von Messvorrichtungen für Drehmomentschlüssel der eingangs genannten Art ein mechanischer und/oder elektronischer Simulationsmechanismus vorgesehen ist, welcher den Auslösemechanismus eines Drehmomentschlüssels simuliert. Die Auslösemechanismen der verschiedenen Drehmomentschlüssel haben unterschiedliche Auslösecharakteristiken. So gibt es auslösende Drehmomentschlüssel, die relativ langsam auslösen und Drehmomentschlüssel, die relativ schnell und hart auslösen. Diese Auslösecharakteristiken, insbesondere der so genannte Knickpunkt, wurden beim Kalibrieren bzw. Justieren bis jetzt nicht berücksichtigt. Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Auslösung der verschiedenen Drehmomentschlüssel mit unterschiedlichen Knickpunkten simuliert. Dabei lässt sich jede Art von Auslösung weitestgehend nachbilden. Dadurch lassen sich die Messvorrichtungen für auslösende Drehmomentschlüssel erheblich exakter kalibrieren bzw. justieren, da nun die Auslösung mit ihrem Knickpunkt selbst mit berücksichtigt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Justieren bzw. zum Kalibrieren von Messvorrichtungen für Drehmomentschlüsseln ist die Vorrichtung als Referenzmesswerkzeug ausgebildet. Die Vorrichtung lässt sich ebenfalls so ausgestalten, dass sie einem auslösenden Drehmomentschlüssel entspricht. Auf diese Weise kann sie als Referenzmesswerkzeug bei der Kalibrierung bzw. Justierung anderer Messvorrichtungen für Drehmomentschlüssel eingesetzt werden. Die zu kalibrierenden bzw. justierenden Drehmomentschlüssel werden mit dem Referenzmesswerkzeug in geeigneter Weise verglichen. Das Referenzwerkzeug ist u. a. auch geeignet den Drehmomentschlüssel direkt zu justieren bzw. kalibrieren.
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Eine bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich dadurch, dass in dem Gehäuse eine Hebelanordnung mit wenigstens zwei Hebeln vorgesehen ist, welche den Simulationsmechanismus enthalten. Durch die zwei Hebel lässt sich der Simulationsmechanismus relativ einfach realisieren. Er lässt sich so beispielsweise in herkömmliche Gehäuse von auslösenden Drehmomentschlüsseln einsetzen. Die Hebel müssen nur in geeigneter Weise gegeneinander bewegt werden, damit der Auslösemechanismus simuliert werden kann.
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Vorzugsweise weisen dann zwei gegenüberliegende Stirnseiten von den zwei Hebeln der Hebelanordnung jeweils eine halbschalenförmige Ausnehmung auf, in der eine Kugel bzw. zylindrischer Körper gelagert ist. Die Kugel bzw. zylindrischer Körper und die Hebelanordnung wirken dann zusammen als Auslösemechanismus. Um die Verschiedenartigkeit der Auslösemechanismen zu simulieren ist die Kugel bzw. zylindrischer Körper zwischen den Stirnseiten von zwei Hebeln vorgesehen. Hierdurch lassen sich je nach Distanz der beiden gegenüberliegenden Stirnseiten der Hebel mit der Kugel bzw. zylindrischer Körper in die Halbschalen beispielsweise weiche oder harte Auslösungen der Drehmomentschlüssel simulieren.
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Vorzugsweise lassen sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die gegenüberliegenden Stirnseiten der zwei Hebel zur Simulation des Auslösemechanismus relativ zu einander bewegen. Die jeweils erforderliche Festigkeit bzw. Straffheit der Auslösung kann dadurch simuliert werden, dass die Stirnseiten der zwei Hebel der Hebelanordnung gegeneinander bewegt werden. Diese Auslösefestigkeit kann kontinuierlich eingestellt oder auch in einer bestimmten Stellung festgehalten werden.
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Zur Erzeugung der Relativbewegung der zwei Hebel des Auslösemechanismus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorzugsweise der Antriebsmechanismus von einer Spindel mit einem Motor gebildet. Diese Maßnahme dient dazu, dass die Einstellung der Auslösefestigkeit automatisch erfolgen kann. Durch geeignete Ansteuerung des Motors bewegt sich die Spindel und verändert den Abstand der Hebel zueinander. Dadurch lässt sich die Auslösefestigkeit, d. h. die Auslösecharakteristik des Auslösemechanismus variieren.
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Eine weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Justieren bzw. zum Kalibrieren von Messvorrichtungen für Drehmomentschlüssel besteht darin, dass die Hebelanordnung federbelastet ausgebildet ist. Diese Maßnahme dient insbesondere dazu, die Hebel in dem Gehäuse der Vorrichtung mit einer Vorspannung zu versehen. Hierdurch werden die Hebel in einer bestimmten Position gehalten. Es ist eine Kraft erforderlich um die Hebel aus dieser Position zu bewegen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Justieren bzw. zum Kalibrieren von Messvorrichtungen für Drehmomentschlüssel ist ein Messkopf mit einem Drehmomentsensor zum Erfassen eines Drehmomentmesswerts vorgesehen. Zum Justieren eines Drehmomentschlüssels ist es erforderlich, das jeweils anliegende Drehmoment exakt zu erfassen, bei dem der Drehmomentschlüssel auslösen soll. Dabei erfasst eine Sensoreinheit mit einem oder mehreren Drehmomentsensoren das jeweils anliegende Drehmoment. Bei einem bestimmten Sollwert muss die Vorrichtung auslösen, um eine Auslösung bei einem erreichten Drehmoment zu simulieren. Die Drehmomentsensoren müssen hochgradig exakt sein, da die Vorrichtung auch als Referenzmesswerkzeug dienen soll.
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Eine vorteilhafte Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht ferner darin, dass der Messkopf eine Mehrkantaufnahme zur Übertragung eines Drehmoments aufweist. Durch die Mehrkantaufnahme, die beispielsweise als Außenvierkant- oder Innenvierkantprofil ausgebildet sein kann, kann beispielsweise mittels eines Aufsteckwerkzeugs oder Einsteckwerkzeugs das Drehmoment auf eine geeignete Messvorrichtung oder ein Werkstück übertragen werden.
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Weiterhin lässt sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Justieren bzw. zum Kalibrieren von Messvorrichtungen für Drehmomentschlüssel vorteilhaft derart ausgestalten, in dem eine elektronische Steuer-, Reglungs- und/oder Auswerteeinheit vorgesehen ist. Messungen des Drehmoments und Auslösung der Vorrichtung können von einer solchen Steuer-, Regelungs- und/oder Auswerteeinheit vorgenommen werden. Die Vorrichtung kann mittels dieser Steuer-, Reglungs- und/oder Auswerteeinheit voreingestellt werden. Vorzugsweise verfügt diese Steuer-, Reglungs- und/oder Auswerteeinheit über eine Anzeige und eine Eingabeeinrichtung, mit der die Steuer-, Reglungs- und/oder Auswerteeinheit der Vorrichtung bedient wird.
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Eine bevorzugte Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dadurch erzielt, dass Mittel zum Übertragen bzw. Austauschen von Einstellungen und Messwerten vorgesehen sind. Über diese Mittel können Daten mit anderen Auswerte- und/oder Speicherkomponenten ausgetauscht werden. So können Voreinstellungen mit entsprechenden Charakteristiken eines bestimmten Drehmomentschlüssels von einem Speicher eines mikroprozessorgesteuerten Servers als Verarbeitungseinrichtung an die erfindungsgemäße Vorrichtung übertragen werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung löst dann entsprechend nach dieser Charakteristik bei einem eingestellten Drehmoment aus. Die gemessenen Daten können wiederum zur Verwaltung und ggf. Verarbeitung an den Server zurück übertragen werden.
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Weitere Ausgestaltungen und Vorteile ergeben sich aus dem Gegenstand der Unteransprüche sowie den Zeichnungen mit den dazugehörigen Beschreibungen. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei soll die Erfindung nicht alleine auf das Ausführungsbeispiel beschränkt werden. Zukünftige Techniken, die dem Fachmann in naheliegender Weise zukünftig zur Verfügung stehen, sollen selbstverständlich ebenfalls umfasst werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt in einer perspektivischen und schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Justieren bzw. zum Kalibrieren von Messvorrichtungen für Drehmomentschlüssel.
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2 zeigt in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 1.
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Bevorzugtes Ausführungsbeispiel
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In 1 wird in einer perspektivischen und schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Justieren bzw. zum Kalibrieren von Messvorrichtungen für Drehmomentschlüssel gezeigt. Die Vorrichtung 10 ist als Referenzmesswerkzeug 11 ausgebildet und enthält einen Hebelarm 12, über den die Kraft eingeleitet werden kann. Das Referenzmesswerkzeug 11 ist als Drehmomentschlüssel 13 ausgestaltet. Der Hebelarm 12 erstreckt sich entlang seiner Längsachse 14. Der Hebelarm 12 geht in einen Messarm 16 über. An dem Messarm 16 befindet sich ein Messkopf 18. An bzw. in dem Messkopf 18 befindet sich eine Sensoreinheit 20 zur Erfassung eines Drehmoments. An dem Messarm 16 ist ferner ein elektronisches Steuer- und Auswertemodul 22 vorgesehen. Das Steuer- und Auswertemodul 22 ist mit einer externen Verarbeitungseinrichtung über ein Übertragungskabel 24 oder über Funk gekoppelt. Mit der externen – hier nicht dargestellten – Verarbeitungseinrichtung werden digital Daten ausgetauscht. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Messwerte und Sollmesskurven für diverse Auslösemechanismen, die ausgetauscht werden.
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2 zeigt entlang der Längsachse 14 einen Längsschnitt der Vorrichtung 10. Der Hebelarm 12 und der Messarm 16 sind als Gehäuse 26 ausgebildet. In dem Gehäuse 26 befindet sich ein Simulationsmechanismus 27, welcher als anpassbarer Auslösemechanismus 28 ausgebildet ist. Der Auslösemechanismus 28 weist dazu eine Hebelanordnung 29 auf. Die Hebelanordnung 29 enthält einen ersten Hebel 30 in dem Hebelarm 12. Ein zweiter Hebel 32 befindet sich im Bereich des Messarms 16. Die sich gegenüberliegenden Stirnseiten 34, 36 der Hebel 30, 32 verfügen über halbschalenförmige Ausnehmungen 38, 40. In den halbschalenförmigen Ausnehmungen 38, 40 sitzt eine Kugel 42. Der zweite Hebel 32 ist schwenkbar um eine Schwenkachse 44 eines Zapfens 46 angeordnet. Der zweite Hebel 32 weist dazu eine geeignete Bohrung 47 auf, mit der er auf dem Zapfen 46 sitzt. Der Zapfen 46 ist in einem Gehäuseabschnitt 48 des Messarms 16 angeordnet.
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Der erste Hebel 30 ist in einem Gehäuseabschnitt 50 des Hebelarms 12 vorgesehen. Der Hebel 30 weist in einer axialen Richtung 52 eine Gewindebohrung 54 auf. In die Gewindebohrung 54 greift eine Spindel 56 eines Spindelantriebs 58 ein. Der Spindelantrieb 58 wird von einem Elektromotor 60 linear angetrieben. Der Elektromotor 60 wird dazu von dem Steuer- und Auswertemodul 22 angesteuert.
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In dem Messkopf 18 ist ein Außenvierkant 62 zur Übertragung eines Drehmoments vorgesehen. Die Sensoreinheit 20 verfügt über Dehnmessstreifen 64, welche an einem Zylinder 66 angeordnet sind.
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Der Auslösemechanismus 28 kann nun verschiedenartige Auslösemechanismen simulieren, indem der Spindelantrieb 58 in geeigneter Weise mittels des Steuer- und Auswertemoduls 22 angesteuert wird. Je nach Auslösecharakteristik werden die Hebel 30, 32 zusammengeschoben oder auseinander geführt. Dadurch lassen sich harte bzw. weiche Auslösungen mit der Kugel simulieren.
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Mit den Messwerten des Referenzmesswerkzeugs 11 lassen sich Messvorrichtungen für verschiedene Drehmomentschlüssel, welche auch verschiedene Auslösecharakteristiken bzw. Knickpunkte aufweisen können, kalibrieren. Die erforderliche Auslösecharakteristik wird hierbei von dem anpassbaren Referenzmesswerkzeug 11 übernommen. Drehmomentmesswerte, Auslösecharakteristiken sowie sonstige kalibrierte Daten können mit einer Verarbeitungseinrichtung über das Übertragungskabel 24 ausgetauscht werden. Anstelle des Übertragungskabels 24 lassen sich auch Funkverbindungen, wie Bluetooth oder Wifi, verwenden. Die Messwerte, Auslösecharakteristiken und sonstige Daten lassen sich auf einer Anzeige darstellen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 11
- Referenzmesswerkzeug
- 12
- Hebelarm
- 13
- Drehmomentschlüssel
- 14
- Längsachse
- 16
- Messarm
- 18
- Messkopf
- 20
- Sensoreinheit
- 22
- Steuer- und Auswertemodul
- 24
- Übertragungskabel
- 26
- Gehäuse
- 27
- Simulationsmechanismus
- 28
- Auslösemechanismus
- 29
- Hebelanordnung
- 30
- Erster Hebel
- 32
- Zweiter Hebel
- 34
- Stirnseite des ersten Hebels
- 36
- Stirnseite des zweiten Hebels
- 38
- Halbschalenförmige Ausnehmung des ersten Hebels
- 40
- Halbschalenförmige Ausnehmung des zweiten Hebels
- 42
- Kugel
- 44
- Schwenkachse
- 46
- Zapfen
- 47
- Bohrung
- 48
- Gehäuseabschnitt des Messarms
- 50
- Gehäuseabschnitt des Hebelarms
- 52
- Axiale Richtung
- 54
- Gewindebohrung
- 56
- Spindel
- 58
- Spindelantrieb
- 60
- Elektromotor
- 62
- Außenvierkant
- 64
- Dehnmessstreifen
- 66
- Zylinder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202005002748 U1 [0006]
- DE 102011001073 [0007]
- DE 202008002919 U1 [0008]
- DE 202008002913 [0009]
