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Die
Erfindung betrifft Sicherheitsbauteile aus Stahl für die Hebe-,
Zurr-, Förder- und Gewinnungstechnik.
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Derartige
Sicherheitsbauteile sind z.B. Kettenglieder für Rundgliederketten, Laschen
für Laschenketten
oder in Hebezeuge integrierbare Lastaufnahmeglieder in Form von
insbesondere Lasthaken.
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Sowohl
Kettenglieder für
Rundgliederketten als auch Laschen für Laschenketten unterliegen
aufgrund ihrer Zugbeanspruchungen der Gefahr von unzulässigen Längungen,
z.B. durch zu hohe Belastungen oder auch durch zu starke Vorspannungen.
Des Weiteren können
solche Ketten einem erheblichen Reibungsverschleiß ausgesetzt
sein, der letztlich ebenfalls dazu führt, dass die Ketten unzulässig gelängt werden
können.
Darüber
hinaus werden Laschenketten in den die einzelnen Laschen verbindenden
Gelenkbereichen einem Reibungsverschleiß ausgesetzt, der auch zu einer
Längung
der Laschenketten führt.
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Lastaufnahmeglieder,
insbesondere in Form von Lasthaken, können bei unzulässig hohen
Lasten sich hinsichtlich der Hakenmäuler zu weit öffnen mit der
Folge, dass die Lasthaken unter Berücksichtigung der Sicherheitsanforderungen
nicht mehr eingesetzt werden dürfen.
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Um
unzulässige
Längungen
bei Laschenketten feststellen zu können, ist im Umfang der
DE 202 00 284 U1 vorgeschlagen
worden, die Enden von Außenlaschen
hakenförmig
auszubilden, wobei diese Enden dann Vorsprünge an den Innenlaschen übergreifen.
Wird eine solche Laschenkette unzulässig hoch beansprucht, biegen
sich die Haken unter Anlage an den Vorsprüngen auf, so dass durch geeignete Prüfstationen,
wie beispielsweise Lichtschranken oder mechanische Taster, die Aufbiegungen
der Außenlaschen
ermittelt werden können.
Dieser Vorschlag ist jedoch aufwändig,
da eine frühzeitige
Feststellung des Unbrauchbarwerdens einer Laschenkette nur durch
eine sehr hohe Fertigungsgenauigkeit erzielbar ist. Eine hohe Fertigungsgenauigkeit
ist jedoch mit einem erheblichen wirtschaflichen mechanischen Aufwand
verbunden. Ein solcher Aufwand wird einer vergleichsweise einfach
aufgebauten Laschenkette nicht gerecht.
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Eine
unzulässige
Längung
von Rundgliederketten kann zwar durch Dehnungsmessstreifen festgestellt
werden, indessen nur, wenn die Längung
sich im plastischen Bereich befindet. Außerdem ist es erforderlich,
den Betrieb mit derartigen Rundgliederketten zwecks Überprüfung einzustellen.
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Ob
Lasthaken unzulässig
beansprucht wurden, konnte bislang lediglich durch Einführung von Lehren
in die Hakenmäuler
oder durch Nachmessen mit Schieblehren festgestellt werden. Abgesehen
davon, dass diese Prüfmethoden
zwangsläufig
subjektiv und die Genauigkeit von dem persönlichen Charakter des Prüfenden abhängig sind,
können
häufige Veränderungen
im elastischen Bereich, die gegebenenfalls Anzeichen zu Überprüfungen geben
können, nicht
festgestellt werden.
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Durch
die
DE 35 26 942 C2 zählt eine
Vorrichtung zum Messen der Längung
von einzelnen Kettengliedern einer bewegten Kette zum Stand der Technik.
Bei der Laschenkette gemäß der
DE 198 34 806 C1 ist
eine zusätzliche
Lasche vorgesehen, die als Prüflasche
ausgebildet ist zur Sichtbarmachung einer eingetretenen Kettenlängung.
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Die
DE 100 36 014 A1 beschreibt
ein Kettenglied für
eine Rundstahlkette, bei der außerhalb
der betriebsbedingten Beanspruchung ein energieloser Datenträger eingegliedert
ist. Dieser Datenträger
ist mit einem Sensor gekoppelt, der in einem durch die jeweiligen
betriebsbedingen Beanspruchungen definierten Bereich des Sicherheitsbauteils
integriert ist. Mit Hilfe des Datenträgers und des Sensors können unter
Einsatz beispielsweise eines mobilen Datenerfassungsgeräts der Hersteller
des Kettenglieds, dessen Charakteristiken sowie dessen jeweiliger
Betriebszustand festgestellt werden.
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Im
Umfang der
DE 196
43 997 A1 wird ein Verfahren zur Überwachung eines Fördergurts
und ein System zur Durchführung
des Verfahrens beschrieben. Hierzu ist vor und hinter einem Verbindungsbereich
des Fördergurts
jeweils ein Transponder angeordnet, der mit einer externen Sende-/Empfangseinrichtung
zusammenwirkt.
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Weiterhin
zählt durch
die
DD 228 791 A1 ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Überwachung
der Belastung von Förderern
zum Stand der Technik, bei der zwischen Ober- und Untertrum eines
endlosen Plattenbandförderers
ein Messrad drehbar angeordnet ist, durch welches bei Überschreiten
einer zulässigen
Streckung des Plattenbandförderers
ein Signalgeber angesprochen wird.
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Der
Erfindung liegt – ausgehend
vom Stand der Technik – die
Aufgabe zugrunde, Sicherheitsbauteile aus Stahl für die Hebe-,
Zurr-, Förder-
und Ge winnungstechnik zu schaffen, deren Zustand für einen
ordnungsgemäßen Betrieb
mit einfachen Mitteln permanent feststellbar ist.
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Diese
Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Danach
bildet es Kern der Erfindung, dass in zwei relativ verlagerbar voneinander
beabstandete Bereiche eines Sicherheitsbauteils oder zweier Sicherheitsbauteile
jeweils ein Impulsgeber und ein Sensor mit fixiertem Abstand integriert
sind.
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Bei
den Impulsgebern und Sensoren kann es sich um handelsübliche Bauteile
handeln, die somit einfach zu beziehen und einzubauen sind. Auch
ist ihr Einbau mit genau fixiertem Abstand möglich. Wenn nun während des
Betriebs der Sicherheitsbauteile durch entsprechende Überwachungseinrichtungen
festgestellt wird, dass sich – und
zwar noch im elastischen Bereich – der Abstand der Impulsgeber zu
den Sensoren häufiger
pro Zeiteinheit ändert,
so bildet dies ein Indiz dafür,
dass im gesamten System eine Schwachstelle existiert. Der Betreiber
des Systems kann dann nachforschen, wo die Schwachstelle liegt.
Eine solche Schwachstelle kann beispielsweise bei einer Rundgliederkette
oder einer Laschenkette ein erhöhter
Verschleißwiderstand
sein. Das heißt, die
Ketten schleifen an nicht bekannten Stellen. Denkbar sind ferner
unzulässige
Beanspruchungen durch höhere
Belastungen der Ketten. Auch zu starke Vorspannungen der Ketten
führen
gegebenenfalls zu den Längenänderungen
im elastischen Bereich.
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Werden
bei der Überwachung
Abstandsänderungen
im plastischen Bereich festgestellt, die also eine bleibende Veränderung
des ursprünglich
eingestellten exakten Abstands der Impulsgeber von den Sensoren
anzeigen, so ist es zweckmäßig, den
Betrieb des Systems einzustellen und den Fehler bzw. die Schwachstelle
zu ermitteln.
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Bei
Sicherheitsbauteilen in Form von Laschen für Laschenketten kennzeichnet
sich eine vorteilhafte Ausführungsform
in den Merkmalen des Patentanspruchs 2. Laschenketten setzen sich
bekanntlich aus Laschenpaaren zusammen, wobei jeweils zwei Außenlaschen
zwei Innenlaschen übergreifen.
Außenlaschen
und Innenlaschen werden durch zylindrische Bolzen gelenkig miteinander
verbunden. Die Bolzen durchsetzen dabei in der Regel Hülsen, die
in Bohrungen der Innenlaschen fassen. Sie distanzieren auf diese
Weise auch die Außenlaschen.
Eine axiale Verlagerung der Bolzen wird einerseits durch Bolzenköpfe und
andererseits durch Sicherungsringe vermieden, die in umfangsseitige Nuten
der Bolzen außenseitig
der Außenlaschen
fassen.
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Um
sowohl einen Verschleiß in
den Gelenkbereichen als auch Längenänderungen
im elastischen und plastischen Bereich ermitteln zu können, ist
in einer Vertiefung in einer Stirnseite eines Bolzens ein Impulsgeber
eingesetzt, während
im Abstand dazu in eine Innenlasche ein Sensor integriert ist. Bevorzugt
ist der Sensor in eine Buchse eingegliedert, die dann in einer Ausnehmung
der Innenlasche befestigt ist. Abstandsänderungen von Impulsgeber und
Sensor können
somit sowohl exakt in der Laufebene der Laschenkette festgestellt
werden als auch im Überlaufbereich
eines Kettenrads, weil sich dort der Abstand von Impulsgeber und
Sensor nicht ändert.
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Selbstverständlich ist
es auch denkbar, dass der Impulsgeber in einer Innenlasche und der
Sensor in einer Vertiefung stirnseitig eines Bolzens vorgesehen
werden.
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Wieviele
Laschen und Bolzen einer Laschenkette mit Impulsgebern und Sensoren
versehen werden, hängt
von den örtlichen
Gegebenheiten ab.
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Bei
einer Bauart einer Laschenkette, die nicht durchhängen darf
und wo Anschlagnasen an den Außenlaschen
vorgesehen sind, die mit quer abstehenden Zapfen an den Innenlaschen
zusammenwirken, können
diese Zapfen zugleich mit Impulsgebern oder Sensoren ausgerüstet sein
(Patentanspruch 3). Das je weils andere Bauteil befindet sich dann
wiederum bevorzugt in einem die Außen- und Innenlaschen verbindenden
Bolzen.
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Im
Falle von Rundkettengliedern, welche Bestandteile von Hebezeugen,
Verzurrketten oder Förderketten
bilden, sehen die Merkmale des Patentanspruchs 4 vor, dass die Impulsgeber
und Sensoren jeweils innenseitig der Schenkel der Rundkettenglieder
in gegenüber
den Schenkeln nach innen vorspringenden Wulsten integriert sind.
Solche Wulste können
angeschmiedet oder auch angeschweißt sein. Bei dieser Bauart
kann der Abstand der Impulsgeber zu den Sensoren wiederum exakt
fixiert werden, so dass bei zu hohen Beanspruchungen der Kettenglieder,
was zu einer Längung
führt,
sich der Abstand der Impulsgeber zu den Sensoren ändert und
diese Änderung
problemlos ermittelbar ist.
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Schließlich bildet
es im Umfang der Merkmale des Patentanspruchs 5 noch eine vorteilhafte
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Grundgedankens,
dass bei in Hebezeuge eingliederbaren Lasthaken Impulsgeber und
Sensoren beiderseits der Mündungsbereiche
der Hakenmäuler
angeordnet werden. Es ist beispielsweise von Vorteil, wenn die Impulsgeber
in den Hakennasen angeordnet sind, die als solche außerhalb
des Bereichs der maximalen Belastung der Lasthaken liegen. Die Sensoren
werden dann vorzugsweise auf den den Hakenmäulern abgewandten Rückseiten
der Lasthaken in der Nähe ihrer
Verbindungsbereiche mit Anschlussbauteilen vorgesehen. Auch auf
diesen Rückseiten
können beispielsweise
problemlos Wulste vorgesehen werden, in die dann die Sensoren geschützt eingebettet werden.
Selbstverständlich
ist auch ein Austausch der Impulsgeber und Sensoren denkbar.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 in
der Seitenansicht einen Längenabschnitt
einer Laschenkette;
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2 den
Laschenkettenabschnitt der 1 in der
Draufsicht;
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3 in
vergrößertem Maßstab einen
horizontalen Längsschnitt
durch die 1 entlang der Linie III-III
in Richtung der Pfeile IIIa gesehen;
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4 in
der Seitenansicht eine weitere Ausführungsform einer Laschenkette;
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5 die
Laschenkette der 4 in der Draufsicht;
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6 in
vergrößertem Maßstab einen
horizontalen Längsschnitt
durch die Darstellung der 4 entlang
der Linie VI-VI in Richtung der Pfeile VIa gesehen;
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7 in
der Ansicht ein Rundkettenglied für eine Förderkette;
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8 einen
Querschnitt durch die Darstellung der 7 entlang
der Linie VIII-VIII in Richtung der Pfeile VIIIa gesehen;
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9 in
der Ansicht ein Rundkettenglied für die Hebe- oder Zurrtechnik;
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10 einen
Querschnitt durch die Darstellung der 9 entlang
der Linie X-X in Richtung der Pfeile Xa gesehen und
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11 in
der Seitenansicht einen Lasthaken.
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In
den 1 bis 3 ist mit 1 eine Laschenkette
bezeichnet. Die Laschenkette 1 setzt sich aus paarweise
einander zugeordneten Innenlaschen 2, 2a und Außenlaschen 3, 3a sowie
zylindrischen Verbindungsbolzen 4 zusammen.
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Die
Verbindungsbolzen 4 durchsetzen Bohrungen 5 in
den Außenlaschen 3, 3a sowie
Hülsen 6, die
mit ihren Enden 7 in Bohrungen 8 der Innenlaschen 2, 2a eingesetzt
sind. Die axiale Lagesicherung der Verbindungsbolzen 4 erfolgt
durch Bolzenköpfe 9,
die an den Außenseiten 10 der
Außenlaschen 3a anliegen
und durch Sicherungsringe 11, die an den Außenseiten 12 der
anderen Außenlaschen 3 anliegen
und in Nuten 13 der Verbindungsbolzen 4 fassen.
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In
die Stirnseiten 14 der Verbindungsbolzen 4 sind
Vertiefungen 15 in Form von Sackbohrungen eingearbeitet.
In diese Vertiefungen 15 werden Impulsgeber 16,
beispielsweise in Form von Permanentmagneten, eingesetzt.
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Im
Abstand A zu den Impulsgebern 16 sind in Bohrungen 17 der
Innenlaschen 2 Buchsen 18 eingesetzt. In den Buchsen 18 sind
wiederum Sensoren 19 fixiert. Die Länge der Buchsen 18 entspricht
in etwa der Dicke der Innenlaschen 2.
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Aufgrund
der exakten Abstandsfestlegung der Längsachsen 20 der Impulsgeber 16 und
der Längsachsen 21 der
Sensoren 19 können
Veränderungen
dieser Abstände
A, liegen sie nun im elastischen oder plastischen Bereich, sowohl
beim Betrieb der Laschenkette 1 permanent abgefragt als
auch gespeichert werden. Durch Kombination geeigneter Überwachungseinheiten,
gegebenenfalls in Verbindung mit Warnsystemen, sind dann die jeweiligen
Zustände
der Laschenkette 1 je nach Beanspruchungsart feststellbar.
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In
den 4 bis 6 ist ebenfalls eine Laschenkette 1a veranschaulicht,
die aus paarweise angeordneten Innenlaschen 2, 2a und
Außenlaschen 3, 3a besteht,
wobei die Innenlaschen 2, 2a und Außenlaschen 3, 3a wiederum,
wie bei der Ausführungsform
der 1 bis 3, durch Verbindungsbolzen 4,
Hülsen 6 und
Federringe 11 gelenkig verbunden werden.
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Die
Laschenkette 1a der Ausführungsform der 4 bis 6 besitzt
ferner Anschlagnasen 22 an den Außenlaschen 3, deren
Unterseiten 23 (in der Bildebene) in der horizontalen Mittellängsebene
MLE der Innen- und Außenlaschen 2, 2a, 3, 3a verlaufen. Die
Anschlagnasen 22 gelangen mit Zapfen 24, 24a in
Verbindung, die in Bohrungen 25 der Innenlaschen 2 festgelegt
sind und über
die Außenseiten 26 der
Innenlaschen 2 vorstehen. Auf diese Weise wird verhindert,
dass sich die Laschenkette 1a nach unten durchbiegen kann.
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Die
Zapfen 24a sind mit Sensoren 19 versehen, die
in stirnseitige Vertiefungen 27 eingebettet werden. In
die Verbindungsbolzen 4 sind dann wieder Impulsgeber 16 eingegliedert,
deren Abstand A zu den Sensoren 19 exakt fixierbar ist.
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Die 7 und 8 lassen
ein Rundkettenglied 28 für eine Förderkette erkennen, das sich
aus zwei parallel zueinander erstreckenden Schenkeln 29, 29a und
endseitigen gerundeten Bugen 30 zusammensetzt. Die Schenkel 29, 29a weisen
nach innen vorspringende Wulste 31, 32 auf. In
die Wulste 31 sind in Vertiefungen 33 Impulsgeber 16 eingebettet.
In die Wulste 32 sind in Vertiefungen 34 zylindrische
Hülsen 35 mit
in diesen vorgesehenen Sensoren 19 eingesetzt.
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Überbeanspruchungen
des Rundkettenglieds 28, die zu einer Längung führen, bedingen ein Einschnüren des
Rundkettenglieds 28 in der vertikalen Mittelquerebene MQE
mit der Folge, dass sich der Abstand A der Impulsgeber 16 zu
den Sensoren 19 ändert.
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Die 9 und 10 zeigen
ein Rundkettenglied 28a, das in der Hebe- oder Zurrtechnik
verwendet werden kann. Dieses Rundkettenglied 28a setzt
sich ebenfalls aus zwei parallel zueinander verlaufenden Schenkeln 29, 29a und
diese verbindenden endseitigen Bugen 30 zusammen. Von den
Innenseiten der Schenkel 29, 29a stehen Wulste 31, 32 nach
innen vor. In den einen Wulst 31 ist ein Impulsgeber 16 in
eine Vertiefung 33 eingebettet, während in den anderen Wulst 32 in
eine Vertiefung 34 eine Hülse 35 mit einem Sensor 19 eingebettet
ist. Auch hierbei liegt der Abstand A Impulsgeber 16 zu
Sensor 19 exakt fest, so dass Abstandsänderungen im elastischen oder
plastischen Bereich einwandfrei ermittelbar sind.
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Die 11 veranschaulicht
ein Lastaufnahmeglied 36 in Form eines Lasthakens als Bestandteil eines
Hebezeugs. Das Hakenmaul 37 des Lasthakens 36 ist
durch eine federbeaufschlagte Zunge 38 verschließbar. In
die Hakennase 39 ist in einer Vertiefung 40 ein
Impulsgeber 16 eingesetzt. Auf der dem Hakenmaul 37 abgewandten
Rückseite
des Lasthakens 36 ist unterhalb einer Gabel 41 mit
Bolzen 42 zum Anschluss eines Kettenglieds ein Wulst 43 angeformt.
In diesen Wulst 43 ist in eine Vertiefung 44 eine
Hülse 45 mit
darin eingebettetem Sensor 19 eingesetzt.
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Aufweitungen
des Hakenmauls 37 machen sich in einer Änderung des Abstands A Impulsgeber 16 zum
Sensor 19 bemerkbar, so dass die Gebrauchstüchtigkeit
des Lasthakens 36 ständig
einwandfrei überwacht
werden kann.
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- 1
- Laschenkette
- 1a
- Laschenkette
- 2
- Innenlaschen
- 2a
- Innenlaschen
- 3
- Außenlaschen
- 3a
- Außenlaschen
- 4
- Verbindungsbolzen
- 5
- Bohrungen
in 3, 3a
- 6
- Hülsen
- 7
- Enden
v. 6
- 8
- Bohrungen
in 2, 2a
- 9
- Bolzenköpfe
- 10
- Außenseiten
v. 3a
- 11
- Sicherungsringe
- 12
- Außenseiten
v. 3
- 13
- Nuten
in 4 f. 11
- 14
- Stirnseiten
v. 4
- 15
- Vertiefungen
in 14
- 16
- Impulsgeber
- 17
- Bohrungen
in 2
- 18
- Buchsen
in 17
- 19
- Sensoren
- 20
- Längsachsen
v. 16
- 21
- Längsachsen
v. 19
- 22
- Anschlagnasen
an 3
- 23
- Unterseiten
v. 22
- 24
- Zapfen
an 2
- 24a
- Zapfen
an 2
- 25
- Bohrungen
in 2
- 26
- Außenseiten
v. 2
- 27
- Vertiefungen
in 24a
- 28
- Rundkettenglied
- 28a
- Rundkettenglied
- 29
- Schenkel
v. 28
- 29a
- Schenkel
v. 28
- 30
- Buge
v. 28
- 31
- Wulst
an 29
- 32
- Wulst
an 29a
- 33
- Vertiefungen
in 31
- 34
- Vertiefungen
- 35
- Hülsen
- 36
- Lastaufnahmeglied
- 37
- Hakenmaul
v. 36
- 38
- Zunge
v. 36
- 39
- Hakennase
v. 36
- 40
- Vertiefung
in 39
- 41
- Gabel
v. 36
- 42
- Bolzen
in 41
- 43
- Wulst
an 36
- 44
- Vertiefung
in 43
- 45
- Hülse in 44
- A
- Abstand 16 zu 19
- MLE
- Mittellängsebene
- MQE
- Mittelquerebene