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Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Stellvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein System umfassend eine Förderlinie und eine Stellvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Elektromagnetische Stellvorrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt und können beispielsweise als Vereinzeler bzw. Stopper an einem Förderband angeordnet werden. Dort dienen sie der Vereinzelung bzw. dem Stoppen von definierbarem Stückgut, welches entlang des Förderbandes gefördert wird. Als definierbares Stückgut wird im Gegensatz zu beispielsweise Schüttgut jedes Transportgut verstanden, das sich einzeln am Stück transportieren lässt. Bisher bekannte Stellvorrichtungen können bei einer derartigen Verwendung bislang derart zu dem Förderband angeordnet sein, dass ein durch das Förderband definierter Fördervektor, entlang dessen das Stückgut transportiert wird, und eine Bewegungsachse der Ankereinheit der elektromagnetischen Stellvorrichtung orthogonal zueinander ausgerichtet sind. In Ausfahrstellung der Ankereinheit liegt somit ein an der Ankereinheit angeordnetes Widerlagermittel flächig an dem Stückgut an, um dieses zu stoppen. Eine derartige Anordnung führt dazu, dass bei einem Einfahren der Ankereinheit in einen Spulenkörper eine Schleifkontaktierung zwischen dem Widerlagermittel und dem Stückgut dadurch erfolgt, dass das laufende Förderband das Stückgut anhaltend gegen das Widerlagermittel schiebt. Die Schubkraft, die bei Schub des Stückguts gegen das Widerlagermittel auftritt, wird auch als Staukraft bezeichnet.
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Als nachteilig wird jedoch empfunden, dass die zulässige Staukraft klein ist und/oder eine elektromagnetische Zugkraft der Stellvorrichtung groß sein muss, um bei Einfahren der Ankereinheit die durch die Schleifkontaktierung entstehende Reibkraft zu überwinden. Zudem führt die Schleifkontaktierung zu einem erhöhten Verschleiß des Widerlagermittels.
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Aus der
EP 1 902 982 B1 ist beispielsweise ein Anschlagmodul für Fördereinrichtungen bekannt, welche einen Elektromagnetantrieb nutzt, um über eine aufwendige Verstellmechanik ein Anschlagglied wahlweise zwischen einer Ausfahrstellung und einer Einfahrstellung zum Stoppen von Stückgut oder zur Freigabe einer Förderrichtung zu verwenden. Besonders nachteilig daran ist jedoch die große Anzahl beweglicher Teile und die damit verbundene aufwendige Konstruktion, sowie der damit einhergehende Verschleiß. Zudem ist das Anschlagglied aufgrund der Übersetzung der Verstellmechanik lediglich langsam bewegbar.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine gattungsgemäße elektromagnetische Stellvorrichtung derart weiterzubilden, dass eine verschleißarme und kraftoptimierte Vereinzelung bzw. Stoppung von Stückgut ermöglicht ist, sowie ein System mit einer Förderlinie und einer Stellvorrichtung zu schaffen, welches eine verschleißarme und kraftoptimierte Vereinzelung bzw. Stoppung von Stückgut ermöglicht.
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Diese Aufgabe ist mit der Stellvorrichtung gemäß Anspruch 1 und dem System gemäß Anspruch 9 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wird eine elektromagnetische Stellvorrichtung mit einem Gehäuse und einer in einer Spulenvorrichtung axial geführten durch eine Bestromung der Spulenvorrichtung entlang einer Bewegungsachse bewegbaren Ankereinheit vorgeschlagen. Die Spulenvorrichtung umfasst einen Spulenkörper und die Ankereinheit umfasst ein Widerlagermittel, welches wahlweise zwischen einer ausgefahrenen Ausfahrstellung und einer eingefahrenen Ruhestellung verstellbar ist. Das Widerlagermittel ist zudem geeignet ein entlang eines Fördervektors einer Förderlinie förderbares Stückgut zu stoppen. Die Stellvorrichtung umfasst zumindest zwei Befestigungsmittel, welche bezüglich der Bewegungsachse spiegelasymmetrisch an dem Gehäuse angeordnet sind, so dass die Stellvorrichtung dazu geeignet ist die Bewegungsachse um einen definierten Winkel entgegen des Fördervektors verkippt anzuordnen.
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Mit anderen Worten wird die Ankereinheit entgegen des Fördervektors ausgefahren und mit dem Fördervektor eingefahren.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass ein Verkippen der Bewegungsachse der Ankereinheit entgegen der Förderrichtung bzw. des Fördervektors einer Förderlinie in Ausfahrstellung der Ankereinheit dazu führt, dass zwischen dem gestoppten Stückgut und dem mit der Ankereinheit verstellbaren Widerlagermittel lediglich ein Punktkontakt ausbildbar ist und kein Flächenkontakt mehr vorliegt. In diesem Kontext wird ein Punktkontakt als Berührung zwischen einer Stückgutfläche einerseits und einer zwischen zwei benachbarten Flächen ausgebildeten Kante oder einem kleinen Abschnitt auf einer gewölbten Fläche andererseits verstanden.
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Durch die verkippte Anordnung steht die Staukraft, welche dadurch entsteht, dass das Stückgut gegen das Widerlagermittel geschoben wird, lediglich zum Beginn des Einfahrens der Ankereinheit in den Spulenkörper an. Dadurch kann gegenüber einer orthogonalen Anordnung eine erheblich schwächer dimensionierte Stelleinheit für die gleiche Verwendung eingesetzt werden oder die aus der orthogonalen Anordnung bekannte Stelleinheit wesentlich größere Staukräfte ertragen.
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Zudem führt eine verkippte Anordnung zu dem Vorteil, dass die Staukraft das Einfahren der Ankereinheit in den Spulenkörper unterstützt, da die Bewegungsachse der Ankereinheit eine kleine in Förderrichtung liegende Bewegungskomponente aufweist. Durch diese Einfahrbewegung der Ankereinheit weg von dem Stückgut und durch eine relativ hohe Einfahrgeschwindigkeit der Stellvorrichtung liegt die Staukraft nur kurzzeitig zu Beginn des Einfahrvorganges an und beim restlichen Einfahrvorgang nicht mehr.
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Ein weiterer Vorteil der Verkippung und der daraus resultierenden Punktkontaktierung liegt darin, dass ein Verschleiß erheblich reduziert wird, da keine Schleifkontaktierung auftritt und die zum Einfahren notwendigen signifikanten Kräfte geringer sind und für einen wesentlich kürzeren Zeitraum wirken. Dadurch werden beispielsweise Lager erheblich weniger belastet.
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Aufgrund der reduzierten Kräfte kann die Stellvorrichtung entweder mit einer geringeren Leistung oder für einen größeren Staukraftbereich ausgelegt werden. Durch die erfindungsgemäße Stellvorrichtung ist es nunmehr möglich trotzt eines begrenzten Bauraumes hohe Kräfte aufnehmen zu können und eine ausgelegte Stellvorrichtung für unterschiedliche Anwendungen zu nutzen. Es hat sich gezeigt, dass eine erfindungsgemäße Verkippung die zulässige Staukraft um den Faktor 2,5 erhöht.
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Es ist denkbar, dass beidseits der Bewegungsachse jeweils ein Befestigungsmittel angeordnet ist, wobei zusätzlich weitere Befestigungsmittel möglich sind. Somit sind ein stabiler und dauerhafter Einbau sowie ein optimaler Kraftabfluss aus der Stellvorrichtung ermöglicht. Die Befestigungsvorrichtungen können bezogen auf einen zu der Bewegungsachse orthogonalen Gehäuseboden auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sein, um eine Verkippung realisierbar zu machen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Widerlagermittel einen Punktkontaktabschnitt. Mittels eines derartigen Abschnitts ist eine minimale Kontaktfläche zwischen einer Stückgutfläche und dem Widerlagermittel ausgebildet, was zur Verstärkung der oben genannten Vorteile beiträgt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Widerlagermittel zumindest abschnittsweise ein elastisches Material, um bei Kontaktierung mit einem Stückgut eine Pufferwirkung zu erzielen. Das elastische Material kann beispielsweise ein Elastomer, ein Gummi, ein Kautschuk oder ein Silikonkautschuk sein. Es ist denkbar, dass das Widerlagermittel einem metallischen Werkstoff umfasst, wie beispielsweise Stahl oder alternativ aus diesem gebildet ist.
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Es ist vorteilhaft, falls das Widerlagermittel unmittelbar an der Ankereinheit angeordnet ist. Somit führt eine Verstellung der Ankereinheit unmittelbar und ohne weitere zwischengeschaltete Elemente, wie beispielsweise eine Verstellmechanik, zu einer Verstellung des Widerlagermittels.
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In weiterbildungsgemäß bevorzugter Weise ist es vorgesehen, dass die Ankereinheit an ihrem dem Widerlagermittel abgewandten axialen Ende ein Dämpferelement umfasst. Das Dämpferelement kann durch einen entsprechenden Anschlag die Ausfahrstellung der Ankereinheit definieren und/oder die Bewegung zum Ende der Ausfahr- und/oder Einfahrbewegung der Ankereinheit dämpfen.
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Die Erfindung führt auch auf ein System, umfassend eine elektromagnetische Stellvorrichtung und eine Förderlinie. Die Förderlinie definiert einen Fördervektor, entlang welchem definierbares Stückgut förderbar ist. Die elektromagnetische Stellvorrichtung umfasst ein Gehäuse und eine in einer Spulenvorrichtung axial geführte durch eine Bestromung der Spulenvorrichtung entlang einer Bewegungsachse bewegbare Ankereinheit, wobei die Spulenvorrichtung einen Spulenkörper und die Ankereinheit ein Widerlagermittel umfasst. Das Widerlagermittel ist wahlweise zwischen einer ausgefahrenen Ausfahrstellung und einer eingefahrenen Ruhestellung verstellbar und geeignet ein entlang des Fördervektors förderbares Stückgut zu stoppen. Die Förderlinie umfasst förderlinienseitige Befestigungsmittel zur Befestigung der Stellvorrichtung und die Stellvorrichtung umfasst stellvorrichtungsseitige Befestigungsmittel zur Befestigung an der Förderlinie. Die förderlinienseitigen Befestigungsmittel und/oder die stellvorrichtungsseitigen Befestigungsmittel sind derart ausgebildet, dass die Bewegungsachse um einen definierten Winkel entgegen des Fördervektors verkippt angeordnet ist.
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Dadurch ist ein System geschaffen, welches die oben genannten Vorteile aufweist, wie der Beitrag der Staukraft zum Einfahren der Ankereinheit, lediglich kurzzeitiges Anliegen der Staukraft zu Beginn des Einfahrens, sowie reduzierter Verschließ an Widerlagermittel und Lagern.
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Als Förderlinie wird der Teil einer Förderanlage verstanden, entlang welchem Stückgut förderbar ist. Die Förderlinie kann beispielsweise als Band ausgebildet sein, auf welchem das Stückgut aufliegt, oder aber auch Hängesystem, bei welchem das Stückgut hängend gefördert wird.
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Bei Anordnung einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung an einer Förderlinie hat sich ein Verkippungswinkel von 1 ° bis 5° als vorteilhaft gezeigt, wobei ein Winkel von 3° als besonders bevorzugt gilt. Diese Werte stellen ein Optimum zwischen Fördergeschwindigkeit und Dimensionierung der Stellvorrichtung dar.
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Es ist denkbar, dass die stellvorrichtungsseitigen Befestigungsmittel entlang des Fördervektors an dem Gehäuse angeordnet sind. Dadurch können in Vektorrichtung wirkende Kräfte und resultierende Momente bestmöglich aufgenommen und abgeleitet werden.
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Vorteilhaft ist, wenn die Stellvorrichtung derart dimensioniert ist, dass die in Fördervektorrichtung liegende Komponente der Einfahrgeschwindigkeit der Ankereinheit größer ist, als die Fördergeschwindigkeit der Förderlinie. Auch diese Maßnahme trägt zur Vermeidung einer Schleifkontaktierung bei, da die Ankereinheit schneller in den Spulenkörper einfährt als die Förderlinie das Stückgut nachfördert.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
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Diese zeigen in:
- 1: einen Längsschnitt durch eine elektromagnetische Stellvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform,
- 2: eine stark schematisierte Ansicht einer orthogonalen zu einem Fördervektor angeordneten Stellvorrichtung,
- 3: eine stark schematisierte Ansicht einer verkippt entgegen eines Fördervektors angeordnete Stellvorrichtung, und
- 4: eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses einer Stellvorrichtung.
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In 1 ist eine elektromagnetische Stellvorrichtung 1 zum Einsatz an einer Förderlinie 2 gezeigt. Die Stellvorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 4, in welchem eine Spulenvorrichtung 6 mit einer darin axial geführten durch eine Bestromung eines Spulenkörpers 14 der Spulenvorrichtung 6 entlang einer Bewegungsachse 10 bewegbaren Ankereinheit 8 angeordnet ist. Die Spulenvorrichtung 6 weist ein einteiliges Jochkernelement 12 auf, welches den Spulenkörper 14 trägt. Das Jochkernelement 12 ist generell bevorzugt als rotationssymmetrisches Drehteil ausgebildet, ist Teil einer Konusanordnung und dient dem Einkoppeln des magnetischen Flusses in das Ankerelement 8.
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In seinem axialen Endbereich weist die Ankereinheit 8 ein unmittelbar mit ihr verbundenes Widerlagermittel 16 auf, welches einen Punktkontaktabschnitt 18 umfasst. Der Punktkontaktabschnitt 18 ist definiert durch die Kante, die sich zwischen einer ersten Fläche 19 des Widerlagermittels 16 und einer zweiten dazu benachbarten Fläche 20 des Widerlagermittels 16 ausbildet. Das Widerlagermittel kann zumindest teilweise ein elastisches Material umfassen, bevorzugt ist der Bereich des Punktkontaktabschnitts 18 aus einem elastischen Material gebildet. Das Widerlagermittel 16 sollte jedoch nicht aus einem spröden Werkstoff gebildet sein, wobei beispielsweise Stahl ein geeigneter Werkstoff zum Ausbilden des Widerlagermittels 16 ist. Das Widerlagermittel 16 ist mittels der Ankereinheit 8 wahlweise zwischen einer ausgefahrenen Ausfahrstellung und einer eingefahrenen Ruhestellung verstellbar und geeignet ein entlang eines Fördervektors 26 der Förderlinie 2 förderbares Stückgut 28 zu stoppen. Die Ankereinheit 8 wird von einer Druckfeder 9 in die Ausfahrstellung vorgespannt und mittels Bestromung des Spulenkörpers 14 in die Ruhestellung verstellt. Es ist somit eine monostabile elektromagnetische Stellvorrichtung 1 realisiert. Zum Ausfahren des Widerlagermittels 16 in seine Ausfahrstellung und zum Einfahren des Widerlagermittels 16 in seine Ruhestellung erfolgt eine Bewegung des Ankerelements ausschließlich entlang der Bewegungsachse 10.
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Das Gehäuse 4 umfasst zwei stellvorrichtungsseitige Befestigungsmittel, welche als Flanschbohrungen 22 gebildet sind. Somit ist beidseits der Bewegungsachse 10 jeweils ein Befestigungsmittel angeordnet. Die beiden Flanschbohrungen 22 weisen bezogen auf den zu der Bewegungsachse 10 orthogonalen Gehäuseboden 24 unterschiedliche Höhen h1 und h2 auf. Folglich sind die zwei Befestigungsmittel bezüglich der Bewegungsachse 10 spiegelasymmetrisch an dem Gehäuse 4 angeordnet.
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Die Ankereinheit 8 wird mittels einer Druckfeder 9 in ihrer Ausfahrstellung vorgespannt und mittels Lagern 11 innerhalb der Gehäuses 4 geführt. Zudem weist die Ankereinheit 8 an ihrem dem Widerlagermittel 16 abgewandten axialen Ende ein Dämpferelement 27 auf. Das distale Ende der Ankereinheit 8 ragt aus dem Gehäuse 4 heraus, wobei das Dämpferelement 27 vollständig außerhalb des Gehäuses 4 angeordnet ist. Der Hub bzw. die Ausfahrbewegung der Ankereinheit 8 wird durch den Anschlag des Dämpferelements 27 an den Gehäuseboden 24 begrenzt.
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2 zeigt eine in 1 abgebildete Stellvorrichtung 1 in stark vereinfachter schematischer Form bei einer bekannten orthogonalen Anordnung an einer Förderlinie 2. Die Stellvorrichtung 1 ist in ihrer Längsrichtung von der Bewegungsachse 10 der Ankereinheit 8 durchgriffen, während die Förderlinie 2 entlang ihrer Förderrichtung einen Fördervektor 26 definiert. Entlang des Fördervektors 26 ist definierbares Stückgut 28 förderbar. Die Bewegungsachse 10 ist zu dem Fördervektor 26 orthogonal ausgerichtet, sodass ein rechter Winkel eingeschlossen ist. Diese Anordnung der Stellvorrichtung 1 zu der Förderlinie 2 führt dazu, dass in dargestellter Ausfahrstellung das Widerlagermittel 16 großflächig an einer Stückgutfläche 30 des Stückguts 28 anliegt. Bei einer derartigen Anordnung der Stellvorrichtung 1 zu der Förderlinie 2 treten die eingangs genannten Probleme auf.
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Diese Probleme sind insbesondere dadurch überwindbar, dass die Stellvorrichtung 1 mit ihrer Bewegungsachse 10 gegenüber der Förderlinie 2 mit ihrem Fördervektor 26 um einen definierten Winkel α verkippt ist, wie 3 zeigt. Eine solche Verkippung kann durch eine entsprechende Ausbildung der Befestigungsmittel aufseiten der Stellvorrichtung 1 und/oder der Befestigungsmittel aufseiten der Förderlinie 2, mit welchen die Befestigungsmittel der Stellvorrichtung 1 korrespondieren, realisiert werden. Durch eine verkippte Anordnung ist ein Herausfahren der Ankereinheit 8 aus dem Gehäuse 4 linear entgegen und ein Hineinfahren der Ankereinheit 8 in das Gehäuse 4 linear mit dem Fördervektor 26 ermöglicht, sodass ausschließlich ein Punktkontakt zwischen dem Punktkontaktabschnitt 18 und der Stückgutfläche 30 ermöglicht ist. Der Punktkontaktabschnitt kann derjenige Abschnitt des Widerlagers sein, welcher am weitesten entgegen des Fördervektors 26 ragt.
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Der Winkel α kann zwischen 1 ° und 5°, besonders bevorzugt 3° betragen, wobei der in 3 gezeigte Winkel α lediglich aus Gründen der Veranschaulichung größer dargestellt ist.
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Das förderlinienseitige Befestigungsmittel kann derart ausgebildet sein, dass die Bewegungsachse 10 um den definierten Winkel α entgegen des Fördervektors 26 verkippt angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ kann das stellvorrichtungsseitige Befestigungsmittel derart ausgebildet sein, dass die Bewegungsachse 10 um den definierten Winkel α entgegen des Fördervektors 26 verkippt angeordnet ist. Die stellvorrichtungsseitigen Befestigungsmittel sind entlang des Fördervektors 26 an dem Gehäuse 4 angeordnet.
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Die Stellvorrichtung 1 kann derart dimensioniert sein, dass während des Hineinfahrens der Ankereinheit 8 in das Gehäuse 4 keine Schleifkontaktierung mit dem Stückgut 28 erfolgt. Hierbei ist im Wesentlichen auf die Fördergeschwindigkeit entlang des Fördervektors 26 abzustellen, welche einen Einfluss auf die Hubhöhe und Einfahrgeschwindigkeit der Ankereinheit 8 haben kann. Somit ist die die in Fördervektorrichtung 26 liegende Komponente der Einfahrgeschwindigkeit der Ankereinheit 8 größer als die Fördergeschwindigkeit der Förderlinie 2.
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Eine Zusammenschau der 1 und 3 verdeutlicht, dass das Befestigungsmittel bzw. die das Befestigungsmittel ausbildenden Flanschbohrungen 22 entlang des Fördervektors 26 an dem Gehäuse 4 angeordnet sind.
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Eine beispielhafte Ausführung eines Gehäuses 4 ist in 4 gezeigt, wobei die beiden Flanschbohrungen 22 bezogen auf den zu der Bewegungsachse 10 orthogonalen Gehäuseboden auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektromagnetische Stellvorrichtung
- 2
- Förderlinie
- 4
- Gehäuse
- 6
- Spulenvorrichtung
- 8
- Ankereinheit
- 9
- Druckfeder
- 10
- Bewegungsachse
- 11
- Lager
- 12
- Jochkernelement
- 14
- Spulenkörper
- 16
- Widerlagermittel
- 18
- Punktkontaktabschnitt
- 19
- Fläche
- 20
- Fläche
- 22
- Flanschbohrung
- 24
- Gehäuseboden
- 26
- Fördervektor
- 27
- Dämpferelement
- 28
- Stückgut
- 30
- Stückgutfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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