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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung, die ein angetriebenes Zielelement in einer linearen Richtung bewegt.
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Stand der Technik
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Es ist eine Antriebsvorrichtung bekannt, die eine Drehkraft eines Motors in eine lineare Bewegung umwandelt und ein angetriebenes Element in einer linearen Richtung bewegt (siehePatentdokument 1).
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Patentdokument 1 ist eine Internationale Veröffentlichung Nr.
WO 2018/084312A1 .
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Kurzfassung der Erfindung
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In einer in Patentdokument 1 offenbarten Antriebsvorrichtung ist die Haltekraft des angetriebenen Elements wichtig. Darüber hinaus sind auch die Produktionskosten und der einfache Ersatz des angetriebenen Elements von Bedeutung. Patentdokument 1 offenbart keine solche Struktur, die das angetriebene Element hält.
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Beispielsweise kann ein Verfahren verstanden werden, in dem das angetriebene Element an der Antriebsvorrichtung durch Haftung oder Verschraubung befestigt wird. Diese Verfahren sind jedoch schwieriger umzusetzen und erhöhen die Produktionskosten. Außerdem kann das angetriebene Element nicht einfach ersetzt werden. Angesichts dieser Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technik bereitzustellen, in der das angetriebene Element mit hoher Kraft an der Antriebsvorrichtung gehalten werden kann, welche das angetriebene Element in einer linearen Richtung bewegt, ohne es an ihr anzuhaften oder zu befestigen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung, aufweisend einen Schieber, der entlang einer linearen Richtung bewegbar ist, eine Abdeckung, die mit dem Schieber verbunden ist, eine Schraubenfeder, die zwischen einem ersten Abschnitt der Abdeckung und einem Teil des Schiebers angeordnet ist, und einen Halteabschnitt, der ein angetriebenes Element zwischen einem zweiten Abschnitt der Abdeckung und dem Teil des Schiebers hält.
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In der vorliegenden Erfindung kann eine Ausführungsform erwähnt werden, in der die Vorrichtung in einem ersten Zustand, in dem das angetriebene Element nicht in dem Halteabschnitt gehalten wird, und in einem zweiten Zustand, in dem das angetriebene Element in dem Halteabschnitt gehalten wird, sein kann und eine Länge der Schraubenfeder entlang der linearen Richtung eine erste Länge in dem ersten Zustand ist und eine zweite Länge, welche kürzer ist als die erste Länge, in dem zweiten Zustand ist.
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In der vorliegenden Erfindung kann eine Ausführungsform erwähnt werden, in der eine relative Position zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt der Abdeckung und dem Teil des Schiebers verändert werden kann. In der vorliegenden Erfindung kann eine Ausführungsform erwähnt werden, in der sich der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt der Abdeckung in einer Richtung bewegen, welche mindestens die lineare Richtungskomponente in Bezug auf den Teil des Schiebers umfasst.
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In der vorliegenden Erfindung kann eine Ausführungsform erwähnt werden, in der die Abdeckung durch eine Achse getragen ist, um in Bezug auf den Schieber zu schwingen, und die Abdeckung in Bezug auf den Schieber derart schwingt, dass die Abdeckung in einer Richtung bewegt wird, welche mindestens die lineare Richtungskomponente in Bezug auf den Schieber umfasst.
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In der vorliegenden Erfindung kann eine Ausführungsform erwähnt werden, in der ein konvexer Abschnitt oder ein konkaver Abschnitt, welcher eine Position der ersten Schraubenfeder bestimmt, auf dem Schieber und/oder der Abdeckung gebildet ist. In der vorliegenden Erfindung kann eine Ausführungsform erwähnt werden, in der eine Vorspannkraft der Schraubenfeder innerhalb eines Bereichs von 8 N bis 12 N liegt.
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Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Technik erhalten werden, in der das angetriebene Element mit hoher Kraft an der Antriebsvorrichtung gehalten werden kann, welche das angetriebene Element in einer linearen Richtung bewegt, ohne es an ihr anzuhaften oder zu befestigen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform.
- 2 ist eine Draufsicht einer Ausführungsform.
- 3 ist eine Vorderansicht einer Ausführungsform.
- 4 ist eine Querschnittsseitenansicht einer Ausführungsform.
- 5 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform.
- 6A und 6B sind Graphen, die Eigenschaften einer Schraubendruckfeder zeigen.
- 7C bis 7E sind Graphen, die Eigenschaften einer Tellerfeder zeigen.
- 8 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1. Erste Ausführungsform
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Kurzfassung
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Antriebsvorrichtung 100, 2 ist eine Draufsicht der Antriebsvorrichtung 100, 3 ist eine Vorderansicht der Antriebsvorrichtung 100, 4 ist eine Querschnittsseitenansicht der Antriebsvorrichtung 100 und 5 ist eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung 100.
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Die Antriebsvorrichtung 100 weist auf: einen Schieber 120, der in einer linearen Richtung (Y-Achsenrichtung) bewegbar ist, eine Abdeckung 130, die mit dem Schieber 120 verbunden ist, eine Schraubenfeder 126, die eine schraubenförmige Feder ist, welche zwischen einem vorderen Wandabschnitt 131, welcher ein erster Abschnitt der Abdeckung 130 ist, und einem Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124, welcher ein Teil des Schiebers 120 ist, angeordnet ist, einen Halteabschnitt 133, der das angetriebene Element zwischen dem hinteren Wandabschnitt 132, welcher ein zweiter Abschnitt der Abdeckung 130 ist, und dem Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124, welcher der Teil des Schiebers 120 ist, hält.
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Die Antriebsvorrichtung 100 weist einen ersten Zustand, in dem das angetriebene Element nicht in dem Halteabschnitt 133 gehalten wird, und einen zweiten Zustand, in dem das angetriebene Element in dem Halteabschnitt 133 gehalten wird, auf. Eine Länge der Schraubenfeder 126 in einer linearen Richtung (Y-Achsenrichtung) weist eine erste Länge L1 in dem ersten Zustand und eine zweite Länge L2, welche kürzer ist als die erste Länge Li, in dem zweiten Zustand auf.
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Eine relative Position zwischen dem vorderen Wandabschnitt 131 und dem hinteren Wandabschnitt 132 der Abdeckung 130 und dem Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 des Schiebers 120 kann verändert werden. Des Weiteren können der vordere Wandabschnitt 131 und der hintere Wandabschnitt 132 der Abdeckung 130 in einer Richtung bewegt werden, die mindestens eine lineare Richtungskomponente (Y-Achsenrichtung) in Bezug auf den Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 des Schiebers 120 umfasst.
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Die Abdeckung 130 ist mit dem Schieber 120 über eine Achse 134 verbunden. Das heißt, dass die Abdeckung 130 durch eine Achse 134 getragen ist, um in Bezug auf den Schieber 120 schwingen zu können, und durch ein Schwingen der Abdeckung 130 in Bezug auf den Schieber 120 wird die Abdeckung 130 in einer Antriebsachsenrichtung (Y-Achsenrichtung) in Bezug auf den Schieber 120 bewegt. Genauer gesagt, ist die Bewegung der Abdeckung 130 in Bezug auf den Schieber 120 ein Schwingen, bei dem sich die Abdeckung 130 leicht dreht. In Anbetracht dieser Bewegung durch einen Vektor weist der Vektor jedoch eine Komponente in einer Y-Achsenrichtung und einer Z-Achsenrichtung auf. Durch das Schwingen der Abdeckung 130 um die Achse in Bezug auf den Schieber 120, welcher die Achse 134 als Mitte aufweist, kommt es daher zu einer Bewegung, die gleichzeitig in einer Z-Achsenrichtung stattfindet, und es findet auch die Bewegung in einer Y-Achsenrichtung statt.
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Eine Bewegungsrichtung der Abdeckung 130 in Bezug auf den Schieber 120 weist mindestens eine Vektorkomponente in einer Y-Achsenrichtung auf. Das bedeutet, dass eine Richtung, in welcher der vordere Wandabschnitt 131 und der hintere Wandabschnitt 132 in Bezug auf den Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 bewegt werden können, mindestens eine Komponente in einer Y-Achsenrichtung aufweist. Neben der Ausführungsform, in der das Schwingen der Abdeckung 130 (in Bezug auf den Schieber 120) um die X-Achse zu einer Verschiebung in der Y-Achsenrichtung führt, ist somit auch eine Ausführungsform möglich, in der sich die Abdeckung 130 in Bezug auf den Schieber 120 linear in der Y-Achsenrichtung bewegt.
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Darüber hinaus ist ein konvexer Abschnitt 125, der eine Position der Schraubenfeder 126 bestimmt, auf dem Schieber 120 angeordnet und ein konkaver Abschnitt 136, der eine Position der Schraubenfeder 126 bestimmt, ist auf der Abdeckung 130 angeordnet.
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Struktur
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Die Antriebsvorrichtung 100 ist in 1 gezeigt. Die Antriebsvorrichtung 100 bewegt das angetriebene Element (nicht gezeigt) linear in einer Y-Achsenrichtung. Die Antriebsvorrichtung 100 weist eine Basisplatte 101 auf, die ein Gestell ist. Die Basisplatte 101 ist an einem Gegenstand befestigt, an dem die Antriebsvorrichtung 100 durch ein Befestigungselement (eine Schraube oder ein anderes bekanntes Befestigungsmittel) befestigt ist. Die Basisplatte 101 ist aus einer Metallplatte ausgebildet. Rohmaterial der Basisplatte 101 ist nicht speziell beschränkt, solange es einfach verarbeitet und die Festigkeit aufrechterhalten werden kann.
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Ein Vorderteil und ein Rückteil der Basisplatte 101 (beide Enden entlang einer Y-Achsenrichtung) weisen eine Struktur auf, die (in der Z-Achsenrichtung) nach oben gebogen ist, und ein vorderer Rahmen 101a und ein hinterer Rahmen 101b sind mit der Basisplatte 101 einstückig gebildet. In dem vorderen Rahmen 101a ist ein Ende einer Leitspindel 102, welche eine Antriebsachse ist, durch ein Lager 105 drehbar gehalten. Die Leitspindel 102 ist ein zylindrisches Element, auf dessen äußeren Umfang eine Außengewindeschraube 102a gebildet ist. Die Leitspindel 102 durchdringt den hinteren Rahmen 101b in einem drehbaren Zustand und ihre Spitze ist durch ein Lager 106 eines Motorrahmens 110 eines Motors 107 drehbar gehalten, was an späterer Stelle erläutert wird.
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Außerdem sind die zylindrischen Führungselemente 103 und 104 an dem vorderen Rahmen 101a und dem hinteren Rahmen 101b befestigt. Die Führungselemente 103 und 104 fungieren als Führung, welche eine Bewegung des Schiebers 120, die an späterer Stelle erläutert wird, in einer axialen Richtung (Y-Achsenrichtung) der Antriebsachse (Leitspindel 102) steuert.
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Der Motor 107 ist an dem hinteren Rahmen 101b befestigt. Der Motor 107 ist ein PM-Schrittmotor vom Klauenpoltyp, wobei die Art des Motors nicht darauf beschränkt ist. Der Motor 107 ist an der Platte 108 befestigt und die Platte 108 ist an dem hinteren Rahmen 101b durch eine Schraube 116 befestigt. Die Leitspindel 102 ist an der axialen Mitte eines Rotors 109 des Motors 107 befestigt. Durch diese Struktur dreht sich die Leitspindel 102, begleitet von einer Drehung des Rotors 109 des Motors 107.
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Muttern 111 und 112, die im Inneren ein Innengewinde aufweisen, sind mit einem Abschnitt der Außengewindeschraube 102a der Leitspindel 102 in einem Eingriffszustand verbunden. Die Leitspindel 102 und die Muttern 111 und 112 stehen in einem ähnlichen Zustand wie in einer gewöhnlichen Bolzen-und-Mutter-Beziehung in Eingriff.
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Der Schieber 120, der in einer axialen Richtung (Y-Achsenrichtung) der Antriebsachse zusammen mit den Muttern 111 und 112 bewegt wird, steht mit den Muttern 111 und 112 in Eingriff. Der Schieber 120 ist aus Harz hergestellt und weist Beinabschnitte 121 und 122 auf, die voneinander in einer axialen Richtung (Y-Achsenrichtung) der Antriebsachse getrennt sind. Jeder der Beinabschnitte 121 und 122 weist ein Paar Führungshalteabschnitte auf, die voneinander in einer Rechts-Links-Richtung (X-Achsenrichtung) getrennt sind. Die Führungselemente 103 und 104 durchdringen jeden aus diesem Paar Führungshalteabschnitte in einem verschiebbaren Zustand.
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Eine Vertiefung 123 ist im Inneren des Schiebers 120 gebildet und die Muttern 111 und 112 sind in dieser Vertiefung 123 aufgenommen. Die Endfläche einer negativen Richtung einer Y-Achse der Mutter 111 kommt mit dem Schieber 120 in Kontakt. Des Weiteren kommt die Endfläche der Mutter 112, welche sich an einer gegenüberliegenden Seite der Mutter 111, befindet, mit dem Inneren des Schiebers 120 indirekt über die Schraubenfeder 113 in Kontakt. Die Schraubenfeder 113 befindet sich in einem komprimierten Zustand und eine Vorspannkraft wird in einer Richtung aufgebracht, in der die Mutter 112 und der Beinabschnitt 122 durch die Schraubenfeder 113 getrennt werden.
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Obgleich die Mutter 112 nicht an dem Schieber 120 befestigt ist, befindet sich die Mutter 112, da die Mutter 112 aus einer axialen Richtung aus betrachtet rechteckig ist und ihre obere Fläche mit dem Schieber 120 in Kontakt kommt, in einem Zustand, in dem sie sich nicht in Bezug auf den Schieber 120 drehen kann. Die Mutter 111 weist zudem die gleiche Form wie die Mutter 112 auf, ihre obere Fläche kommt mit dem Schieber 120 in Kontakt und die Mutter 111 befindet sich in einem Zustand, in dem sie sich nicht in Bezug auf den Schieber 120 drehen kann.
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Die Harzabdeckung 130, die durch die Achse 134 getragen ist, ist an dem Schieber 120 in einem Zustand gehalten, in dem die Abdeckung 130 um die Achse 134 drehbar ist. Das heißt, dass die Abdeckung 130 durch den Schieber 120 mit der Achse 134 als Drehpunkt in einem Zustand getragen (gehalten) wird, in dem die Abdeckung in Bezug auf den Schieber 120, aus der X-Achsenrichtung betrachtet, in Bezug auf den Schieber 120 nach links und rechts schwingbar ist. Obwohl der Schwingbereich klein ist, variiert eine relative Position der Abdeckung 130 in Bezug auf den Schieber 120 in der Y-Achse durch dieses Schwingen. Das bedeutet, dass, obgleich keine parallele Bewegung stattfindet, die Abdeckung 130 auf der Y-Achse in Bezug auf den Schieber 120 bewegt wird. Im Inneren der Abdeckung 130 ist ein Raum 135 gebildet und der Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124, der sich von dem Schieber 120 nach oben erstreckt (in der Z-Achsenrichtung), befindet sich in einem Zustand, in dem er den Raum 135 in zwei Abschnitte teilt.
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Der konvexe Abschnitt 125, der in einer axialen Richtung der Leitspindel 102 vorsteht, welche die Antriebsachse ist, ist auf dem Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 angeordnet und der konvexe Abschnitt 125 ist in das Innere der Schraubenfeder 126 eingesetzt. Durch Einpassen des konvexen Abschnitts 125 in die Schraubenfeder 126 wird eine Position der Schraubenfeder 126 in Bezug auf den Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 (den Schieber 120) bestimmt.
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Die Spitze der Schraubenfeder 126 kommt mit dem Inneren des vorderen Wandabschnitts 131 der Abdeckung 130 in Kontakt. Darüber hinaus ist der konkave Abschnitt 136 an dem Abschnitt gebildet, an dem die Schraubenfeder 126 mit dem vorderen Wandabschnitt 131 in Kontakt kommt. Durch Einpassen der Spitze der Schraubenfeder 126 in den konkaven Abschnitt 136 wird eine Position der Schraubenfeder 126 in Bezug auf den vorderen Wandabschnitt 131 (die Abdeckung 130) bestimmt.
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Außerdem weist die Abdeckung 130 den hinteren Wandabschnitt 132 auf. Der hintere Wandabschnitt 132 ist an einer Position beabstandet von dem vorderen Wandabschnitt 131 auf einer axialen Richtung der Leitspindel 102 angeordnet. Ein Spalt zwischen dem hinteren Wandabschnitt 132 und dem Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 des Schiebers 120 bildet den Halteabschnitt 133, um das angetriebene Element (nicht gezeigt) zu halten. In diesem Beispiel ist das angetriebene Element ein flacher semi-transmissiver Spiegel, der als Projektionselement eines Head-Mounted Display fungiert. Natürlich ist das angetriebene Element nicht auf den semi-transmissiven Spiegel beschränkt.
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Der Schieber 120 weist einen säulenförmigen Endschalter-Kontaktabschnitt 127 auf, der nach ober vorsteht. Indem der Endschalter-Kontaktabschnitt 127 mit einem Endschalter 128 in Kontakt gebracht wird, wird eine Standardposition des Schiebers 120 auf der Antriebsachse (auf der Leitspindelachse) elektrisch erfasst. Der Endschalter 128 ist an einer Endschalter-Anbringungsbasis 114 befestigt, die sich von dem oberen Ende des hinteren Rahmens 101b in einer Richtung zu der Abdeckung 130 erstreckt.
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Ein Ausgangsanschluss von dem Endschalter 128 und ein Ansteuersignalanschluss, der an dem Motor 107 angeordnet ist, sind mit einer Verbindungsanschlussbasis 115 durch Löten verbunden. Ein Verbinder zur Übertragung eines Motor-Ansteuersignals von außen und zur Erfassung eines Signals von dem Endschalter 128 ist mit der Verbindungsanschlussbasis 115 verbunden.
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Mechanismus zum Halten des angetriebenen Elements
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In dem Zustand (dem ersten Zustand), in dem das angetriebene Element (nicht gezeigt) nicht in dem Halteabschnitt 133 gehalten wird, ist eine Spaltabmessung in einer Y-Achsenrichtung des Halteabschnitts 133 kleiner als eine Abmessung in einer Y-Achsenrichtung des angetriebenen Elements. Zudem ist die Schraubenfeder 126 in diesem Zustand komprimiert und durch die abstoßende Kraft, die durch diese Komprimierung erzeugt wird, wird die Abdeckung 130 in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn vorgespannt, wie aus der Sicht von 4 und 5 zu sehen ist.
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In einem Fall, in dem das angetriebene Element in den Halteabschnitt 133 von oben (positive Richtung der Z-Achse) gedrückt wird, wird der Spalt zwischen dem Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 und dem hinteren Wandabschnitt 132 (der Spalt in einer Y-Achsenrichtung des Halteabschnitts 133) herausgedrückt und eine Kraft in einer Richtung erzeugt, in der sie voneinander beabstandet werden. Infolgedessen dreht sich die Abdeckung 130 um die Achse 134 in einer Richtung im Uhrzeigersinn in 4. Dadurch gelangen der vordere Wandabschnitt 131 und der Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 in einer Y-Achsenrichtung näher zueinander und die Schraubenfeder 126 wird in einer Y-Achsenrichtung weiter komprimiert. Eine abstoßende Kraft, mit welcher der vordere Wandabschnitt 131 und der Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 in einer Y-Achsenrichtung getrennt werden, wird durch die komprimierte Schraubenfeder 126 erzeugt, wodurch eine Vorspannkraft erzeugt wird, mit welcher der Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 und der hintere Wandabschnitt 132 näher aneinander gelangen, und folglich wird das angetriebene Element zwischen dem Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 und dem hinteren Wandabschnitt 132 sandwichartig eingeschlossen. Das heißt, dass das angetriebene Element durch die abstoßende Kraft der Schraubenfeder 126 zwischen dem Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 und dem hinteren Wandabschnitt 132 sandwichartig eingeschlossen wird. Dieser Zustand entspricht dem zweiten Zustand.
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Das bedeutet, dass sich der Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124, durch Drücken des angetriebenen Elements in den Halteabschnitt 133, dem vorderen Wandabschnitt 131 in der Abdeckung 130 nähert und die Schraubenfeder 126 in einer Y-Achsenrichtung komprimiert wird. Die abstoßende Kraft wird durch diese Komprimierung der Schraubenfeder 126 erzeugt und es wird eine Vorspannkraft, mit der die Abdeckung 130 von dem Schieber 120 beabstandet wird, erzeugt. Während dieser Zeit wird die Vorspannkraft, mit welcher der hintere Wandabschnitt 132 hin zu dem Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 gedrückt wird, erzeugt und das angetriebene Element wird in dem Halteabschnitt 133 sandwichartig eingeschlossen. Die Kraft, mit der das angetriebene Element zwischen dem Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 und dem hinteren Wandabschnitt 132 sandwichartig eingeschlossen wird, ergibt sich aus der abstoßenden Kraft der komprimierten Schraubenfeder 126 und ist proportional zu der abstoßenden Kraft der Schraubenfeder 126.
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Die erste Länge L1 der Schraubenfeder 126 in einer Y-Achsenrichtung (Antriebsrichtung) in dem ersten Zustand, in dem das angetriebene Element (nicht gezeigt) nicht in dem Halteelement 133 gehalten wird, und die zweite Länge L2 der Schraubenfeder 126 in einer Y-Achsenrichtung (Antriebsrichtung) in dem zweiten Zustand, in dem das angetriebene Element (nicht gezeigt) in dem Halteelement 133 gehalten wird, weist hier die Beziehung L1 > L2 auf.
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Betrieb
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Wenn dem Motor 107 ein Ansteuersignal zugeführt wird, um den Motor 107 zu drehen, wird die Leitspindel 102 gedreht. Da die Muttern 111 und 112 nicht in Bezug auf den Schieber 120 gedreht werden können, wenn die Leitspindel 102 gedreht wird, wird eine Antriebskraft erzeugt, mit der die Muttern 111 und 112 entlang einer axialen Richtung (Y-Achsenrichtung) in Bezug auf die Leitspindel 102 durch eine Wirkung einer Schraube bewegt werden. Folglich werden die Muttern 111 und 112 relativ in Bezug auf die Leitspindel 102 entlang einer Erstreckungsrichtung der Achse der Leitspindel 102 bewegt.
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Man nehme beispielsweise an, dass die Muttern 111 und 112 in der negativen Richtung der Y-Achse (in 4 die Richtung nach links) in Bezug auf die Leitspindel 102 durch eine Drehung der Leitspindel 102 bewegt werden. In diesem Fall kommt die Endfläche der negativen Richtung der Y-Achse der Mutter 111 mit dem Schieber 120 in Kontakt und kann sich die Mutter 111 nicht in der negativen Richtung der Y-Achse in Bezug auf den Schieber 120 bewegen. Der Schieber 120 wird somit durch die Mutter 111 gedrückt, die gezwungen ist, sich in der negativen Richtung der Y-Achse zu bewegen, und in der negativen Richtung der Y-Achse zusammen mit der Mutter 111 bewegt.
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In einem Fall, in dem die Leitspindel 102 in einer Richtung entgegengesetzt zu dem vorangehenden Fall gedreht wird, werden die Muttern 111 und 112 darüber hinaus in einer positiven Richtung der Y-Achse in Bezug auf die Leitspindel 102 bewegt. In diesem Fall wird der Schieber 120 durch die Mutter 112 in der positiven Richtung der Y-Achse über die Schraubenfeder 113 gedrückt und bewegt sich in der positiven Richtung der Y-Achse.
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Das heißt, dass der Schieber 120 durch Drehen des Motors 107 linear auf der Y-Achse bewegt wird. Zu dieser Zeit wird das angetriebene Element, das in dem Schieber 120 gehalten wird, ebenso linear auf der Y-Achse zusammen mit dem Schieber 120 bewegt.
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Während der Bewegung des Schiebers 120 wird eine Vorspannkraft erzeugt, durch die der Schieber 120 in der positiven Richtung der Y-Achse durch die Schraubenfeder 113 um die Mutter 112 gedrückt wird, die ein Tragpunkt ist. Durch diese Vorspannkraft wird ein Rückschlagen des Schiebers 120 in Bezug auf die Leitspindel 102 verhindert und die Genauigkeit der Bewegungssteuerung des Schiebers 120 in einer axialen Richtung durch eine Drehung der Leitspindel 102 wird aufrechterhalten. Die Mutter 111 kann an dem Schieber 120 durch eine leichte Presspassung, ein Festziehen oder andere herkömmliche Mittel befestigt werden. Indem eine der beiden Muttern an dem Schieber 120 befestigt wird, wird ein Kontaktbereich der befestigten Mutter und des Schiebers 120 erhöht und ein Rückschlagen zwischen dem Schieber 120 und der Leitspindel 102 kann verhindert werden. Darüber hinaus kann ein Rückschlagen zwischen den Mutter 112 und dem Schieber 120 verhindert werden, indem die Schraubenfeder 113 zwischen der Mutter 112 und dem Schieber 120 angeordnet wird. Tatsächlich gemessener Wert
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6A und 6B zeigen tatsächlich gemessene Daten einer komprimierten Schraubenfeder. (A) ist eine Eigenschaft einer ersten Schraubenfeder. (B) ist eine Eigenschaft einer zweiten Schraubenfeder. Diese beiden Schraubenfedern sind aus voneinander unterschiedlichen Drahtmaterialien hergestellt und in (B) wird eine stärkere abstoßende Kraft erzeugt. 7C bis 7E sind Eigenschaften einer Tellerfeder zum Vergleich. Hier weisen sowohl die Schraubenfeder als auch die Tellerfeder zur Messung eine Größe und Auslegung auf, durch die sie an einer Testantriebsvorrichtung mit einer Struktur wie in 1 anbringbar sind. Man beachte, dass t eine Dicke der Tellerfeder ist.
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Die horizontale Achse jedes Graphen in 6 und 7 ist eine Verschiebungslänge der Feder aus einem nicht belasteten Zustand. Die vertikale Achse ist eine abstoßende Kraft, die durch die Feder erzeugt wird. Wie aus den Graphen von 6 und 7 offensichtlich hervorgeht, weist die Schraubenfeder eine relativ größere abstoßende Kraft auf und die Tellerfeder weist eine relativ kleinere abstoßende Kraft auf - bei gleicher Verschiebungslänge.
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Die Dicke des angetriebenen Elements in der vorliegenden Ausführungsform beträgt etwa 1,4 mm und die Verschiebungslänge der Feder, wenn sie dieses hält, ist ungefähr gleich. Zudem ging hervor, dass eine Kraft, welche das angetriebene Element sandwichartig einschließt, entsprechend etwa 8 N bis 12 N pro Experiment beträgt. Dieser entsprechende Wertebereich, der eine Kraft zeigt, die das angetriebene Element sandwichartig einschließt, überschreitet den oben genannten Bereich, wenn das angetriebene Element größer ist, und ist geringer als der oben genannte Bereich, wenn das angetriebene Element kleiner ist. 6A zeigt einen Fall, in dem eine abstoßende Kraft von etwa 8 N durch eine Komprimierung von 1,4 mm erhalten wird, und 6B zeigt einen Fall, in dem eine abstoßende Kraft von etwa 12 N durch eine Komprimierung von 1,4 mm erhalten wird.
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Angesichts der oben genannten Anforderungen reicht die abstoßende Kraft nicht aus und es ist schwierig, die Anforderungen in den Proben der Tellerfedern zu erfüllen, die in C bis E gezeigt sind. Es besteht die Möglichkeit, die Probleme der abstoßenden Kraft zu lösen, indem eine dickere Tellerfeder verwendet wird. In diesem Fall kann sich jedoch ein neues Problem dahingehend ergeben, dass eine Kraft, die auf einen Teil aufgebracht wird, der die Plattenfeder trägt, zu groß ist. Darüber hinaus weist eine Tellerfeder mit hoher abstoßender Kraft einen kleineren verformbaren Bereich auf und kann kein angetriebenes Element aufnehmen, das eine größere und kleinere Dicke aufweist.
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Das heißt, dass, wenn eine Tellerfeder anstatt der Schraubenfeder 126 eingesetzt wird, eine Struktur vorliegen kann, in der beide Enden der Tellerfeder an dem Inneren von Seitenflächen der Abdeckung 130 befestigt sind und ein Mittenabschnitt (Körperabschnitt) der Tellerfeder mit dem Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 in Kontakt steht. In diesem Fall besteht, wie die oben dargelegten Experimentdaten vorschlagen, eine Möglichkeit, die erforderliche abstoßende Kraft zu erhalten, wenn die Dicke der Tellerfeder größer ist. Da die Tellerfeder durch ihre beiden Enden getragen ist, wird jedoch eine große Last auf einen lokalen kleinen Abschnitt der Abdeckung 130 aufgebracht und es kann das Problem entstehen, dass die Abdeckung 130, die aus Harz hergestellt ist, verformt oder beschädigt wird. Als Begleitphänomen könnte sich darüber hinaus die Zuverlässigkeit auf lange Sicht verschlechtern.
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Von diesem Blickpunkt kann in einem Fall, in dem die Schraubenfeder 126 verwendet wird, eine größere abstoßende Kraft erhalten werden. Zudem kann, da eine größere Kontaktfläche auf der Abdeckung 130 aufrechterhalten wird, eine Last, die auf die Abdeckung 130 wirkt, reduziert werden.
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Im Vergleich zu einer Tellerfeder kann eine Schraubenfeder auch einen größeren Hub (Verschiebungsbereich) während einer elastischen Verformung aufweisen. In Abhängigkeit von einem angetriebenen Element kann ein Fall vorliegen, in dem eine Verschiebung der Abdeckung 130 in Bezug auf den Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 während eines Anbringens des angetriebenen Elements größer wird. In einem solchen Fall könnte eine Tellerfeder die Anforderung nicht erfüllen, da der Hub nicht aufrechterhalten werden könnte. Eine Schraubenfeder kann sie hingegen erfüllen.
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Überlegenheit
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Durch den Einsatz der abstoßenden Kraft der Schraubenfeder 126 und sandwichartiges Einschließen des angetriebenen Elements zwischen dem Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 und dem hinteren Wandabschnitt 132 kann das angetriebene Element fest gehalten werden. Des Weiteren ist es einfach, das angetriebene Element an dem Halteabschnitt 133 anzubringen und das angetriebene Element von dem Halteabschnitt 133 abzulösen, da das angetriebene Element elastisch sandwichartig eingeschlossen und durch die abstoßende Kraft der Schraubenfeder 126 gehalten wird.
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Die Schraubenfeder 126 kann außerdem eine größere Kontaktfläche auf dem vorderen Wandabschnitt 131 (der Abdeckung 130) aufrechterhalten. Sogar in einem Fall, in dem die abstoßende Kraft der Feder größer festgelegt ist, ist eine Last, die auf ein Element wirkt, welches den vorderen Wandabschnitt 131 bildet, klein und es kann verhindert werden, dass die Abdeckung 130 verformt oder beschädigt wird.
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Sonstige Aspekte
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Die Antriebsvorrichtung 100 führt ein Antreiben entlang einer axialen Richtung des Schiebers 120 unter Verwendung eines Schraubmechanismus durch und die vorliegende Erfindung kann für einen Mechanismus gelten, in dem ein Schieber linear bewegt wird, indem ein Zylinder oder eine Art von Linearstellglied angetrieben wird.
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Darüber hinaus weist die Antriebsvorrichtung 100 die Struktur auf, in der die Abdeckung 130 in einer axialen Richtung (Y-Achsenrichtung) in Bezug auf den Schieber 120 durch Schwingen der Abdeckung 130 in Bezug auf den Schieber 120 um die Achse 134 als Drehpunkt bewegt wird, sodass eine Abmessung des Spalts (Abmessung des Halteabschnitts 133 in einer Y-Achsenrichtung) zwischen dem Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 und dem hinteren Wandabschnitt 132 verändert wird, wobei auch eine Struktur möglich ist, in der die Abdeckung 130 parallel in einer axialen Richtung (Y-Achsenrichtung) in Bezug auf den Schieber 120 bewegt wird. In diesem Fall wird eine Struktur eingesetzt, in der die Abdeckung 130 in einer axialen Richtung entlang einer Führung mit einer Nut, Schiene oder anderen herkömmlichen Struktur bewegbar ist, die auf der Seite des Schiebers 120 angeordnet ist.
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In der Struktur in 4 kann eine komprimierte Schraubenfeder zwischen der Mutter 111 und der Mutter 112 angeordnet sein. Darüber hinaus kann in der Struktur in 4 eine komprimierte Schraubenfeder zwischen der Mutter 111 und der Mutter 112 angeordnet sein, anstatt der Anordnung der Schraubenfeder 113. Gemäß diesen Strukturen kann ein Rückschlagen zwischen der Mutter 111 und entweder dem Schieber 120 oder der Leitspindel 102 verhindert werden.
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In der Struktur in 4 ist auch eine Struktur möglich, in der die Mutter 111 nicht an dem Schieber 120 befestigt ist, die Mutter 112 an dem Schieber 120 befestigt ist und eine komprimierte Schraubenfeder zwischen den Muttern angeordnet ist. Zudem ist in dieser Struktur eine Struktur möglich, in der die Schraubenfeder 113 nicht angeordnet ist und eine komprimierte Schraubenfeder zwischen der Mutter 111 und der Mutter 112 angeordnet ist. Gemäß diesen Strukturen kann ein Rückschlagen zwischen dem Schieber 120 und der Leitspindel 102 verhindert werden.
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Des Weiteren kann die Anzahl von Muttern größer oder gleich drei sein. In diesem Fall ist mindestens eine Mutter an dem Schieber befestigt. Das heißt, dass eine Struktur möglich ist, in der mindestens zwei Muttern mit der Leitspindel (über ein Gewinde montiert) in Eingriff stehen und mindestens eine der zwei Muttern an dem Schieber befestigt ist. In dieser Struktur sind darüber hinaus (1) eine Struktur, in der eine komprimierte Schraubenfeder zwischen zwei Muttern angeordnet ist, die in einer axialen Richtung voneinander benachbart sind, und (2) eine Struktur, in der eine komprimierte Schraubenfeder zwischen mindestens einer Mutter und dem Schieber angeordnet ist, möglich. Hier sind eine Struktur, die sowohl (1) als auch (2) umfasst, und eine Struktur, die (1) oder (2) umfasst, möglich.
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Anstatt der Führungselemente 103 und 104 ist eine Struktur möglich, in der ein Führungsabschnitt mit einer Nut, Schiene oder einer anderen herkömmlichen Struktur auf der Basisplatte 101 angeordnet ist und der Schieber 120 an ihm entlang bewegt werden kann. Des Weiteren kann die Anzahl von Führungselementen oder Führungsabschnitten, welche eine Bewegung des Schiebers 120 steuern, eins oder größer oder gleich drei sein.
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Anstatt des konkaven Abschnitts 136, der eine Position der Schraubenfeder 126 in Bezug auf den vorderen Wandabschnitt 131 (die Abdeckung 130) bestimmt, kann eine Struktur wie der konvexe Abschnitt 125 verwendet werden. Darüber hinaus ist auch eine Struktur möglich, in der mehrere Vorsprünge einen Rand eines Endabschnitts der Schraubenfeder 126 von innen oder außen tragen. Zudem sind auch eine Struktur, in der ein konkaver Abschnitt an einem Abschnitt des Schraubenfeder-Kontaktabschnitts 124 angeordnet ist, wo die Schraubenfeder 126 als Positionsbestimmungsabschnitt (Führungsabschnitt) in Kontakt kommt, oder eine Struktur, in der mehrere Vorsprünge einen Rand eines Endabschnitts der Schraubenfeder 126 von innen oder außen tragen, möglich. Darüber hinaus ist ebenso eine Struktur möglich, in der eine Positionsbestimmungsstruktur der Schraubenfeder 126 auf dem Schieber 120 und/oder der Abdeckung 130 angeordnet ist.
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Ein Abstandshalter kann zwischen der Schraubenfeder 126 und dem Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 (Schieber 120) und/oder zwischen der Schraubenfeder 126 und dem vorderen Wandabschnitt 131 (Abdeckung 130) angeordnet sein. In diesem Fall sind ein Kontakt zwischen der Schraubenfeder 126 und dem Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124 und ein Kontakt zwischen der Schraubenfeder 126 und dem vorderen Wandabschnitt 131 ein indirekter Kontakt über den Abstandshalter.
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2. Zweite Ausführungsform
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8 zeigt eine Draufsicht der vorliegenden Ausführungsform. In diesem Beispiel sind eine Position der Schraubenfeder 126 und eine Position des Halteabschnitts 133 im Vergleich zu der ersten Ausführungsform in 2 umgekehrt. Man beachte, dass die anderen Abschnitte, mit Ausnahme der Schraubenfeder 126 und des Halteabschnitts 133, die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform sind. Darüber hinaus ist ein Haltmechanismus der Schraubenfeder 126, der einen konvexen Abschnitt, einen konkaven Abschnitt und andere herkömmliche Haltemittel verwendet, der gleiche wie derjenige der ersten Ausführungsform.
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In diesem Beispiel ist die Schraubenfeder 126 zwischen dem hinteren Wandabschnitt 132, welcher der erste Abschnitt der Abdeckung 130 ist, und dem Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124, welcher ein Teil des Schiebers 120 ist, angeordnet. Außerdem bildet ein Spalt zwischen dem vorderen Wandabschnitt 131, welcher der zweite Abschnitt der Abdeckung 130 ist, und dem Schraubenfeder-Kontaktabschnitt 124, welcher ein Teil es Schiebers 120 ist, den Halteabschnitt 133, der das angetriebene Element hält. Das angetriebene Element wird in diesem Abschnitt des Halteabschnitts 133 sandwichartig eingeschlossen und gehalten.
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In der ersten Ausführungsform in 2 ist der erste Abschnitt der Abdeckung 130 der Abschnitt mit dem Bezugszeichen 131 und der zweite Abschnitt ist der Abschnitt mit dem Bezugszeichen 132. Andererseits ist in der zweiten Ausführungsform in 8 der erste Abschnitt der Abdeckung 130 der Abschnitt mit dem Bezugszeichen 132 und der zweite Abschnitt ist der Abschnitt mit dem Bezugszeichen 131.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform kann auch eine Wirkung ähnlich zu der in der ersten Ausführungsform realisiert werden. Das heißt, dass, indem die Schraubenfeder 126 eingesetzt wird, das angetriebene Element fest gehalten werden kann. Des Weiteren ist es einfach, das angetriebene Element an dem Halteabschnitt 133 anzubringen und das angetriebene Element von dem Halteabschnitt 133 abzulösen, da das angetriebene Element elastisch sandwichartig eingeschlossen und durch die abstoßende Kraft der Schraubenfeder 126 gehalten wird. Die Schraubenfeder 126 kann darüber hinaus einen größeren Kontaktbereich auf dem hinteren Wandabschnitt 132 (der Abdeckung 130) aufrechterhalten, eine Last, die auf ein Element wirkt, das den hinteren Wandabschnitt 132 bildet, ist sogar dann klein, wenn die abstoßende Kraft der Feder größer festgelegt ist, und es wird verhindert, dass die Abdeckung 130 verformt oder beschädigt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 100:
- Antriebsvorrichtung,
- 101:
- Basisplatte,
- 101a:
- vorderer Rahmen,
- 101b:
- hinterer Rahmen,
- 102:
- Leitspindel,
- 103:
- Führungselement,
- 104:
- Führungselement,
- 105:
- Lager,
- 106:
- Lager,
- 107:
- Motor,
- 108:
- Platte,
- 109:
- Rotor,
- 110:
- Motorrahmen,
- 111:
- Mutter,
- 112:
- Mutter,
- 113:
- Schraubenfeder,
- 114:
- Endschalter-Anbringungsbasis,
- 120:
- Schieber,
- 121:
- Beinabschnitt,
- 122:
- Beinabschnitt,
- 123:
- Vertiefung,
- 124:
- Schraubenfeder-Kontaktabschnitt,
- 125:
- konvexer Abschnitt,
- 126:
- Schraubenfeder,
- 127:
- Endschalter-Kontaktabschnitt,
- 128:
- Endschalter,
- 130:
- Abdeckung,
- 131:
- vorderer Wandabschnitt,
- 132:
- hinterer Wandabschnitt,
- 133:
- Halteabschnitt,
- 134:
- Achse,
- 135:
- Raum,
- 136:
- konkaver Abschnitt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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