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Gebiet
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Folgendes betrifft eine Produktverteilungsvorrichtung, wie eine landwirtschaftliche pneumatische Sämaschine, mit Bereichssteuerung und einem Monitor zur Bereichssteuerung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Seitenelevationsansicht einer pneumatischen Sämaschine und eines Bearbeitungsgeräts;
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2 ist eine perspektivische Ansicht des Saatgutdosierers von 1;
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3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Dosiererkartusche, die eine Dosiererhülse und ein Rollensegment getrennt von der Kartusche zeigt;
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4 ist eine perspektivische Ansicht der Saatgutdosiererhülse, die das Tor in der Schließposition zeigt;
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5 ist eine perspektivische Ansicht der in 4 gezeigten Saatgutdosiererhülse, die das Tor in der Öffnungsposition zeigt;
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6 ist eine Seitenschnittansicht des Saatgutdosierers der in 1 gezeigten pneumatischen Sämaschine;
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7 ist eine perspektivische Ansicht des Primärverteilers;
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8 ist eine Schnittansicht des Primärverteilers von 7;
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9 ist eine perspektivische Fragmentschnittansicht eines Abschnitts des Verteilers von 7;
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10 ist eine schematische Darstellung der Steuerung für das Produktverteilungssystem.
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Genaue Beschreibung
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Eine Produktverteilungsvorrichtung wird vorgesehen und nachfolgend beschrieben. Eine Anwendung einer derartigen Vorrichtung ist eine landwirtschaftliche pneumatische Sämaschine.
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Es wird Bezug genommen auf 1, die ein landwirtschaftliches Sä- und Düngegerät 10, allgemein pneumatische Sämaschine genannt, zeigt. Gerät 10 schließt einen Behälterwagen 11 mit Behältern oder Tanks 12 und 14 zur Aufnahme von auf den Boden zu verteilenden Produkten ein. Tanks 12 und 14 sind auf einem Rahmen 16 montiert, der von Bodenrädern 18 für Vorwärtsbewegung über dem Boden durch ein an einer Vorderzunge 20 gekuppeltes Schleppfahrzeug (nicht gezeigt) getragen wird. Auf dem Behälterwagen können beliebig viele Tanks vorgesehen werden. Ein Bodenbearbeitungswerkzeug 24 schließt einen Rahmen 26 ein, der von Bodenrädern 28 getragen wird und an der Rückseite des Behälterwagenrahmens 16 über eine Zunge 30 angeschlossen ist. Alternative Anordnungen können das Bodenbearbeitungsgerät vor den Behälterwagen 11 setzen oder der Behälterwagen und das Bodenbearbeitungswerkzeug können auf einem gemeinsamen Rahmen kombiniert werden. Bei den Behältern 12 und 14 kann es sich um jegliche geeignete Vorrichtungen zur Aufnahme des zu verteilenden Materials handeln. Es könnten Trichter, Tonnen, Kästen, Container usw. sein. Der Begriff "Tank" ist hier in weitem Sinne zu verstehen. Außerdem kann auch ein Tank vorgesehen werden, der mehrere Kammern aufweist.
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Ein pneumatisches Verteilungssystem
34 schließt ein angeschlossenes Gebläse
36 und eine Produktabgabeleitungsstruktur mit mehreren Produktströmungskanälen
38 ein. Das Gebläse
36 leitet Luft durch die Kanäle
38. Eine Produktdosiererbaugruppe
40, die an der Unterseite jedes Tanks
12 und
14 angeordnet ist, wovon in
1 nur eine gezeigt ist, liefert die Produkte von den Tanks
12 und
14 zu einem Primärverteiler
42. Im Verteiler
42 gelangt das Produkt in die Kanäle
38 und in den Strom der Luft, die sich durch die Kanäle
38 bewegt. Wie unten beschrieben wird, sind mehrere Kanäle
38 vorhanden, die jeweils einem Bereich des Dosierers zugeordnet sind. Für die Produktverteilungsvorrichtung ist der jeweilige Typ des Dosierers nicht wichtig, in den meisten Fällen wird es sich aber um einen Volumenmesser handeln. Ein Beispiel für eine derartige Verteilungsvorrichtung ist der John Deere 1910 Commodity Air Cart, der im Detail im
US Patent Nr. 6,213,698 gezeigt ist, das durch Verweis hier aufgenommen ist.
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Jeder Kanal 38 führt das Produkt rückwärts im Luftstrom zu einem Sekundärverteilungsturm 50. Typischerweise ist ein Turm 50 für jeden Kanal 38 vorhanden. Jeder Turm 50 schließt einen Sekundärverteiler 52 am obersten Ende eines senkrechten Rohrs 54 ein. Der Verteiler 52 teilt den Produktstrom in eine Reihe von Sekundärverteilungsleitungen 58 auf. Jede Sekundärverteilungsleitung 58 liefert das Produkt zu einem einer Vielzahl von Öffnern 60, die am Rahmen 26 an quer beabstandeten Stellen angebracht sind, um das Produkt in den Boden abzusetzen. Ein jedem Öffner 60 zugeordnetes Festigungs- oder Schließrad 62 läuft hinter dem Öffner her und festigt den Boden über dem in den Boden abgesetzten Produkt. Das Gerät 10 kann wie gezeigt mit separaten Kanälen 38 für jeden der Tanks 12 und 14 ausgestattet sein, sodass verschiedene Produkte separat verteilt werden können. Alternativ können die Produkte von den Tanks 12 und 14 im gleichen Satz der Kanäle 38 für gemeinsame Verteilung kombiniert werden. Bei anderen Ausführungsformen des Verteilungssystems können die Kanäle 38 selektiv konfigurierbar sein, um die Produkte von den Tanks 12 und 14 in gemeinsamen Kanälen zu kombinieren oder in verschiedenen Kanälen 38 getrennt zu halten. Im Behälterwagen 11 von 1 ist der Verteiler 42 konfigurierbar, um das Produkt entweder in eine obere Reihe von Kanälen 38 oder in eine untere Reihe von Kanälen 38 zu leiten. Der Verteiler 42 des Tanks 14 ist ebenfalls konfigurierbar, um die Produkte von den beiden Tanks zu mischen oder getrennt zu halten.
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Die Dosiererbaugruppe 40 wird nun unter Bezugnahme auf 2 bis 6 genauer beschrieben. Die Dosiererbaugruppe 40 schließt ein Dosierergehäuse 70 mit einem oberen Ende 72 ein, das mit dem unteren Ende des Produkttanks 12 gekoppelt ist. Das Gehäuse 70 weist außerdem ein unteres Ende 74 auf, das mit dem Primärverteiler 42 des pneumatischen Verteilungssystems gekoppelt ist. Das Gehäuse 70 weist einen Einlasskanal 78 auf, durch den das Produkt in das Gehäuse gelangt, und einen Auslasskanal 80, durch den das dosierte Produkt an das Verteilungssystem abgegeben wird. Ein Drehabsperrventil 82 ist im Einlasskanal 78 angeordnet und kann wie durch den Pfeil 83 angezeigt von der in 6 gezeigten Öffnungsposition zu einer Entleerungsposition gedreht werden, bei der das Produkt vom Gehäuse 70 abgeführt wird, um ein Entleeren des Produkttanks 12 zu ermöglichen, ohne dass das Produkt durch die Dosiererbaugruppe zum Verteilungssystem fließt.
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Der Einlasskanal
78 führt zu einer Dosiererkartusche
90, in der eine Dosiererrolle
92 angeordnet ist. Die Kartusche
90 kann vom Dosierergehäuse
70 abgenommen werden, wie in
2 gezeigt, wo die Kartusche
90 teilweise vom Dosierergehäuse
70 herausgezogen gezeigt ist. Die Kartusche
90 besteht aus einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Dosiererhülsen
94, die durch Langschrauben
96 miteinander befestigt sind,
3, welche sich durch Öffnungen
98 in den Dosiererhülsen erstrecken. Die Dosiererrolle
92 besteht aus einer Vielzahl von Rollensegmenten
100, die an einer Antriebswelle
102 entlang axial positioniert sind. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Antriebswelle
102 in Anpassung an die Sechskantbohrung
104 der Rollensegmente
100 sechskantförmig. Weitere Hardware zur Befestigung ist in
US Patent Nr. 5,878,679 gezeigt und beschrieben, welches durch Verweis hier aufgenommen ist.
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Jedes Rollensegment 100 ist innerhalb einer eigenen Dosiererhülse 94 angeordnet. Jede Dosiererhülse 94 weist eine radiale Wand 106 entlang eines axialen Endes der Hülse 94 auf, die angrenzende Rollensegmente 100 entlang der Welle 102 axial voneinander trennt. Jede Hülse 94 definiert einen Einlass 108, der mit dem Einlasskanal 78 des Dosierergehäuses 70 zum Erhalten des Produkts davon in Verbindung steht und ausgerichtet ist. Wenn sich die Dosiererrolle 92 dreht, wie durch den Pfeil 110 in 6 angezeigt, wird das Produkt durch die Zähne und Nuten 112 der Rollen über die Leiste 114 zum Auslass 116 der Dosiererhülse versetzt. Produktstrom über die Leiste 114 tritt nur auf, wenn sich das Absperrtor 140 in einer Öffnungsposition befindet, wie unten beschrieben. Vom Dosiererkartuschenauslass 116 fließt das Produkt zum Auslasskanal 80 des Dosierergehäuses und zum Verteiler 42 des Verteilungssystems 34.
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Mit Bezug auf 7 bis 9 weist der Verteiler 42 ein oberes Ende 120 auf, das am unteren Ende 74 des Dosierergehäuses 70 befestigt ist. Der Verteiler weist acht Hohlräume 124 am oberen Ende auf, die mit den acht Hohlräumen 84 des Auslasskanals 80 im Dosierergehäuse fluchten. Der Verteiler 42 weist eine obere Reihe 126 von Rohren 128 auf, die mit einer oberen Reihe von Produktströmungskanälen 38 verbunden sind. Der Verteiler weist außerdem eine untere Reihe 130 von Rohren 132 auf, die mit einer unteren Reihe von Kanälen 38 verbunden sind. Ein verstellbares Ventil 134 ist verschiebbar im Verteiler angeordnet und weist konvexe Ventilelemente 136 auf, die das Produkt entweder zur oberen oder zur unteren Rohrreihe leitet. Das Ventil 134 ist in 8 in einer Position gezeigt, die das Produkt zur unteren Rohrreihe 130 leitet, und in 9 in der entgegengesetzten Position, die das Produkt zu den oberen Rohren leitet.
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Mit Bezug auf 4 bis 6 weist jede Dosiererhülse 94 ein Steuerelement in Form eines Absperrtors 140 auf. Jedes Steuerelement kann zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition bewegt werden. In der Öffnungsposition gestattet das Steuerelement Strömen des Produkts durch das Dosierergehäuse 70 und in den zugeordneten Produktströmungskanal 38. In der Schließposition stoppt das Steuerelement den Produktstrom in den Produktströmungskanälen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Absperrtor 140 in 4 in der Schließposition dargestellt, bei der Strömen des Produkts über die Leiste 114 verhindert wird. Das Absperrtor 140 ist schwenkbar an der Dosiererhülse am Drehzapfen 142 in der Nähe eines nahe gelegenen Endes des Tors montiert. Jedes Tor 140 wird durch einen Kolben 146, der in einer Buchse 148 in der Dosiererhülse 94 bewegt wird, in der Schließposition gehalten. Stellglieder 150 sind am Dosierergehäuse 70 montiert. Jeder Stellantrieb 150 weist eine ausfahrbare Stange 152 auf, die in die Buchse 148 reicht und am Kolben 146 anliegt, wie in 6 gezeigt, wenn sich der Stellantrieb in bestromtem Zustand befindet. Obwohl das Absperrtor 140 als ein Schwenktor dargestellt ist, wird darauf hingewiesen, dass es für Gleiten und andere Arten der Bewegung zwischen Schließ- und Öffnungsposition montiert werden könnte. Die anschließenden Ansprüche sind nicht auf eine bestimmte Form der Bewegung des Absperrtors oder Steuerelements begrenzt.
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Eine Dosiererhülse und ein Absperrtor sind in größerem Detail in
4 und
5 gezeigt. In
4 ist das Tor
140 in der Schließposition gezeigt, in der ein abgelegenes Ende
154 des Tors an der Leiste
114 anliegt oder an diese angrenzt, um ein Strömen des Produkts über die Leiste zu verhindern. In
5 ist das Tor in der Öffnungsposition gezeigt, von der Leiste
114 beabstandet, sodass das Produkt über die Leiste zum Auslasskanal
80 strömen kann. Durch einen Federmechanismus, der nicht gezeigt ist, wird das Tor
140 auf die Öffnungsposition vorgespannt, sodass die Maschine im Falle eines Versagens der Stellantriebe
150 immer noch zur Verteilung des Produkts verwendet werden kann, nur ohne die Fähigkeit, Bereiche des Dosierers zur Vermeidung von Produktüberlappung zu stoppen. Genaueres zur Torstruktur und den Stellantrieben ist im
US Patent Nr. 8,678,347 zu finden, das durch Verweis hier aufgenommen ist.
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Das Tor
140 kann betätigt werden, um den Strom des Produkts durch Blockieren des Dosiererhülsenauslasses zu stoppen. Andere Mechanismen, die dasselbe bewirken, sind in
US Patent Nummern 8,132,521 und
8,281,724 beschrieben, die andere Tormechanismen zum Schließen des Dosiererauslasses zeigen und beide durch Verweis hier aufgenommen sind. Der Produktstrom kann auch durch Blockieren des Stroms des Produkts in den Dosierer gestoppt werden, wie in
US Patent Nr. 7,690,440 beschrieben, das ebenfalls durch Verweis hier aufgenommen ist. Der Produktstrom kann außerdem durch Stoppen der Drehung eines oder mehrerer Dosiererrollensegmente
100 gestoppt werden. Eine Vorrichtung hierfür ist in
US Patent Nr. 8,196,534 gezeigt, das durch Verweis hier aufgenommen ist. Zum Trennen von Bereichen einer Dosiererrolle vom Antrieb können andere Mittel verwendet werden. Beispiele hierfür sind Zone Command und Auto Zone Command
TM, erhältlich von SeedMaster in Emerald Park, Saskatchewan, Kanada, die zum Trennen von Rädern an den Dosiererrollen einen Luftzylinder verwenden, um den Produktstrom zu stoppen und zu starten. Der Produktstrom durch die Produktströmungskanäle kann auch über in den Produktströmungskanälen nach dem Dosierer befindliche Steuermittel gestoppt werden.
US Patent Nr. 7,555,990 , das durch Verweis hier aufgenommen ist, zeigt zum Beispiel Ventile, die den Strom des Produkts von den Sekundärverteilungsleitungen
58 umleiten, um den Produktstrom zu stoppen. Sämtliche der obigen Mechanismen schließen ein Steuerelement ein, das zwischen Öffnungs- und Schließposition beweglich ist, um Strömen des Produkts zu den Produktströmungskanälen entweder zuzulassen oder zu stoppen.
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Während Betriebs des Geräts
10 muss sichergestellt sein, dass sich das Steuerelement oder Tor
140 in der richtigen Position befindet. Wenn sich das Steuerelement in seiner geschlossenen Position befindet, obwohl es geöffnet sein sollte, wird ein Feldbereich nicht abgedeckt oder nicht mit Saatgut versehen. Umgekehrt, wenn sich das Steuerelement in der geöffneten Position befindet, obwohl es geschlossen sein sollte, kommt es zu Produktverschwendung. Seed Hawk, in Langbank, Saskatchewan, fertigt einen Behälterwagen unter Verkörperung der in
US Patent Nr. 7,690,440 gezeigten Vorrichtung. Zur Überwachung der Stellung der Absperrtore ist ein Sensor am Torstellantrieb angebracht, der die Position des Stellantriebs überwacht. Obwohl dies hilfreich ist, erhält die Bedienungsperson hierdurch im Falle eines Versagens der Verbindung zwischen Stellantrieb und Steuerelement keine verwertbare Information über die Position des Steuerelements.
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Zur Lösung dieses Problems wird ein Überwachungssystem vorgesehen, das die Position des Steuerelements, wie zum Beispiel des Tors 140, direkt abtastet. Unter direktem Abtasten der Position des Steuerelements wird verstanden, dass die Position des Steuerelements selbst abgetastet wird, nicht die Position des Stellantriebs oder des Gestänges zwischen dem Steuerelement und dem Stellantrieb. So bleibt die Bedienungsperson stets über die aktuelle Position des Steuerelements informiert, ungeachtet eines eventuellen Versagens des Stellantriebs oder Gestänges.
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Bei der in den Figuren gezeigten Vorrichtung erfolgt die Abtastung der Position des Steuerelements mithilfe von jedem Steuerelement oder Tor 140 zugeordneten Näherungsschaltern. Ein Magnet 202 ist an jedem Steuerelement befestigt oder in jedem Steuerelement integriert. Ein Rohr 204 erstreckt sich durch die Dosiererhülsen 94 und enthält Membranschalter 206 für jedes Absperrtor 140 und jeden Magnet 202. Bei den Membranschaltern handelt es sich um eine Art Näherungssensor, der durch die Anwesenheit des Magnets aktiviert wird. In diesem Fall ist der Membranschalter ein kontaktfreier Schalter, da er das Steuerelement nicht berührt. Wenn sich das Absperrtor 140 bei dieser Ausführungsform in der Öffnungsposition befindet, ist der Magnet nahe genug am Schalter, um auf diesen zum Schließen des elektrischen Schaltkreises zu wirken. Der geschlossene Schaltkreis erzeugt ein Signal für den Controller 222 (siehe unten). Wenn sich das Absperrtor in der Schließposition befindet, ist der Magnet weit genug vom Membranschalter entfernt, sodass der Schalter in der Öffnungsposition verbleibt und kein Signal erzeugt wird. Das Rohr 204 enthält die Leitungen für mehrere Schalter so, dass ein Schalter in jeder Dosiererhülse 94 zum Erfassen der Position jedes Steuerelements oder Tors 140 angeordnet ist. Das Rohr 204 umschließt die Membranschalter und isoliert die Schalter gegen die Umgebung sowie gegen Verschmutzung durch das Produkt, das verteilt wird. Das Rohr kann aus einem beliebigen, geeigneten Material bestehen, das das Magnetfeld der Magnete 202 in das Rohr eintreten lässt. Edelstahl ist ein geeignetes Material. Das Rohr und die Membranschalter können von Elobau GmbH bezogen werden. Durch Aktivieren der Membranschalter 206 auf Basis der Position der Tore wird die Torposition direkt abgetastet, nicht die Position einer anderen mit dem Tor verbundenen Komponente. Hierdurch werden jegliche durch mechanische Ausfälle verursachte Signalfehler vermieden. Anstelle der hier beschriebenen Magnet/Membranschalter-Kombination können andere Arten von Positionssensoren mit oder ohne Kontakt verwendet werden.
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Die direkte Abtastung der Steuerelementposition kann mit Steuerelementen an beliebiger Stelle im Verteilungssystem erfolgen. Beispielsweise können sich die Steuerelemente zwischen den Tanks und dem Dosierer befinden, um einen Produktstrom in den Dosierer zu vermeiden. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Steuerelement in gewisser Entfernung nach dem Dosierer angeordnet sein. Eine Option besteht darin, das Steuerelement an einem Verteiler, wie zum Beispiel am Verteiler 52, anzuordnen. Bei allen Ausführungsformen ist der beanspruchte "Produktströmungskanal" ein Kanal nach dem Steuerelement oder Tor 140.
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10 ist eine schematische Darstellung der Steuerung. Ein Monitor 220 enthält einen Controller 222 auf Mikroprozessorbasis, ein Display 224 und ein Speichergerät 228. Das Display kann ein Touchscreen sein, der sowohl als Ausgabegerät als auch als Eingabegerät fungieren kann. Andere Eingabevorrichtungen wie Drucktasten oder Drehknöpfe können verwendet werden. Der Controller ist mit den Stellantrieben 150 verbunden, um entweder Öffnungs- oder Schließpositionen für die Steuerelemente anzuweisen. Desgleichen sind die Membranschalter 206 mit dem Controller gekoppelt, sodass der Controller die Positionssignale von den Sensoren zur Anzeige der Position der Steuerelemente erhält. Das Display 224 dient zur Anzeige einer Warnmeldung für die Bedienungsperson, wenn die angewiesene Position eines Steuerelements nicht mit der abgetasteten Position des Steuerelements übereinstimmt. Eine Nichtübereinstimmung kann in zwei verschiedenen Situationen auftreten. Bei der einen ist die angewiesene Position des Strömungssteuerelements offen und die abgetastete Position ist, dass das Strömungssteuerelement geschlossen ist. Die zweite Nichtübereinstimmung tritt auf, wenn die angewiesene Position für ein Strömungssteuerelement geschlossen und die abgetastete Position offen ist. Die Steuerung kann so konfiguriert werden, dass die Bedienungsperson gewarnt wird, wenn die erste oder die zweite oder beide Nichtübereinstimmungen auftreten. Der Fachmann wird erkennen, dass akustische und taktile Alarme ebenso möglich sind.
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Ein Positionssignaleingang wird von einem Positionierungssystem wie GPS 226 geliefert. Beliebige lokale oder Satellitenpositionierungssysteme können verwendet werden. Der Controller legt Kartendaten, die den geografischen Bereich, über den das Produkt verteilt worden ist, zeigen, im Speicher ab. Die Karte beruht auf der Position der Vorrichtung, d. h. auf dem vom Werkzeug 24 abgedeckten Bereich, und den tatsächlich abgetasteten Positionen der Absperrtore 140. Hierdurch erhält man eine genauere Deckungskarte als bei Basieren der Karte auf der angewiesenen Position der Steuerelemente, da die tatsächliche Position der Steuerelemente von der angewiesenen Position abweichen kann. Die schematische Darstellung der Steuerung in 10 soll nur eine Möglichkeit zur Gestaltung eines derartigen Systems veranschaulichen. Der Fachmann wird zum Beispiel erkennen, dass die verschiedenen Komponenten im Monitor 220 wunschgemäß getrennt untergebracht und platziert werden können.
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Nachdem eine Ausführungsform beschrieben worden ist, wird offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung gemäß Bestimmung in den begleitenden Ansprüchen abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6213698 [0014]
- US 5878679 [0017]
- US 8678347 [0021]
- US 8132521 [0022]
- US 8281724 [0022]
- US 7690440 [0022, 0023]
- US 8196534 [0022]
- US 7555990 [0022]
