DE1149777B - Umschalter mit Schraubantrieb - Google Patents
Umschalter mit SchraubantriebInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Umschalter mit Schraubantrieb durch einen hin und her bewegbaren
Körper, mit einem oder mehreren, auf einer Hülse befestigten Armen, die eine Spiralbewegung vollführen,
deren Länge dem Weg des steuernden, bewegbaren Körpers entspricht, wobei der Arm durch
eine Verbindung mit dem bewegbaren Körper von diesem angetrieben wird und sich über ein im Gehäuse
befestigtes Gewinde schraubt, sowie mit einer durch die erwähnten Arme betätigten Kippvorrichtung,
die zwei schwenkbare Hebel von verschiedener Länge enthält; es ist also ein Umschalter für die
Steuerung einer gewerblichen Vorrichtung, wie z. B. ein Hebezeug oder ein anderes sich hin und her bewegendes
Gerät; es kann beispielsweise aber auch ein Speicher für hydraulischen Druck in Betracht
kommen.
Bei derartigen Geräten sollen Kontakte in Abhängigkeit von der jeweiligen Lage des bewegbaren
Organs betätigt werden.
Derartige Schalter enthalten gewöhnlich einen oder mehrere auf einer Welle befestigte Arme, die eine
Spiralbewegung ausführen und an bestimmten Punkten Schwinghebel betätigen, welche ihrerseits die
Kontakte umlegen bzw. steuern, und zwar in Abhängigkeit von der Länge des Weges, den das betätigende
Organ zurückgelegt hat.
Die Steuerwelle kann mehrere Umdrehungen durchführen, wobei sie beispielsweise mit der Kabine
eines Fahrstuhls unter Anwendung einer entsprechenden Untersetzung gekuppelt ist, damit die Gesamtlänge
der vom Betätigungsarm beschriebenen Spirale jeweils stets der erreichten Höhe der Fahrstuhlkabine
entspricht.
Die bisher bekanntgewordenen Umschalter dieser Bauart sind plump und sperrig; sie bieten nicht die
gewünschte Sicherheit hinsichtlich schnellen und genauen Ansprechens der Kontakte.
Es ist darauf hinzuweisen, daß wegen der sehr wichtigen Untersetzung zwischen der Anzahl der
Wellenumdrehungen des Schalters und dem vom gesteuerten Gerät zurückgelegten Weg die Spiralbewegung
sehr langsam erfolgt, bisweilen sogar zögernd, wenn nämlich in den mechanischen Übertragungsgliedern
ein merkliches Spiel vorhanden ist.
Die Schwenkbewegung der Kontakte muß indessen frei, schnell und exakt, bezogen auf den Weg der Vorrichtung,
erfolgen.
Zu diesem Zweck kann man seine Zuflucht zu Kipphebelanordnungen nehmen, bei denen zwei
Hebel eine doppelte Kippung ausführen, von denen der eine mit einer Gabel versehen ist.
Anmelder:
La Telemecanique Electrique,
Nanterre, Seine (Frankreich)
Nanterre, Seine (Frankreich)
Vertreter: Dipl.-Ing. H. Schaefer, Patentanwalt,
Hamburg 1, Lilienstr. 36
Hamburg 1, Lilienstr. 36
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 23. Dezember 1960 (Nr. 847 910)
Frankreich vom 23. Dezember 1960 (Nr. 847 910)
Jacques Baudet, Suresnes, Seine (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
Bei falscher Einstellung kann freilich der mit einer Gabel versehene Hebel brechen. Um dies zu vermeiden,
wurde bei früheren Schalterbauarten versucht, diesen Hebel nachgiebig auszubilden oder zu
befestigen, doch ist dies kompliziert und kostspielig. Es sind im übrigen bereits Mikroschalter bekannt,
die mit zwei schwenkbaren Hebeln von ungleicher Länge ausgestattet sind und bei denen sich zwischen
diesen Hebeln eine Feder befindet, die die Form eines U oder Omega 'besitzt; einer dieser Hebel wird
durch ein Steuerorgan betätigt und überträgt seine Bewegung auf den anderen Hebel, der seinerseits eine
zwischen zwei festen Kontaktklötzen bewegliche Kontaktschiene trägt.
Die Übertragung des Antriebs erfolgt mit Hilfe zweier Federn, die symmetrisch einerseits und
andererseits des ersten Hebels angeordnet sind, welcher mit Hilfe der U-Feder gesteuert wird.
Außerdem kann infolge einer Ungenauigkeit in der Übertragung zwischen den einander steuernden Geräten,
beispielsweise im Falle eines Aufzugs infolge der Dehnung von Kabeln, der spiralförmige Weg der
Welle eine Fehleinstellung gegenüber dem bewegbaren Körper aufweisen.
Bei bekannten Geräten wurde bereits daran gedacht, an jedem Ende des vom spiralförmig bewegten
Organ zurückgelegten Weges noch ein genügendes Stück in Reserve zu halten, damit der bewegte Teil
nicht an feste Teile anstoßen und hierdurch ein Bruch herbeigeführt werden kann. Man hat auch be-
309 599/25?
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reits daran gedacht, dieses Organ als Hülse auszu- kann, welcher in Nuten 10 bzw. 10 a der Hülse
bilden, die sich auf einem am Gehäuse des Geräts gleitet (Fig. 1).
befestigten Gewinde verschrauben läßt. Mit Vorteil besteht das aus der Welle heraus-
Nach der Erfindung ist bei bei einem Umschalter ragende Organ aus wenigstens einer Gruppe von zwei
der eingangs beschriebenen Art eine Hülse mit einer 5 Kugeln 11 und 11a, die durch eine dazwischen ange-
Bohrung auf einer Welle gleitbar angebracht, die ordneten Feder 12 (Fig. 5) nach entgegengesetzten
durch die Verbindung mit dem bewegbaren Körper Seiten gepreßt werden.
in Drehung versetzt wird, ferner sind ein Mikro- Die Hülse 5 besteht aus Stahl und ist mit einem
schalter mit Schnappfeder und eine Kipphebelanord- Innenfutter 5 a aus einem Kunststoff versehen, der
nung mit doppelter Kippmöglichkeit vorgesehen, wo- io trockene Reibung zuläßt; als Kunststoff kann ein
bei eine schlagartige Betätigung des Mikroschalters Superpolyamid, wie z. B. »Nylon« od. dgl, verwen-
völlig unabhängig von. dieser Kippung allein mittels det werden, das keiner Abnutzung unterliegt (Fig. 1
einer U-förmigen Feder'geschieht. und 2).
Die Kippeinrichtung besitzt zwei Hebel von ver- Das aus gegossenem Kunststoff bestehende Futter
schiedener Länge, die scherenartig angelenkt sind 15 5 a enthält alle betriebswichtigen Teile der Hülse,
und sich auf der U-förmigen Feder abstützen, die an nämlich die Mutter 7 und die langgestreckten Nuten
Schneiden der Kipphebel angreift. 10 und 10 a, die mit den Kugeln 11 und 11a des aus
Der kürzere Kipphebel bewegt sich im Innern des der Welle hervortretenden Organs 9 zusammenwirken,
längeren Kipphebels, der seinerseits unmittelbar durch Eine der Kanten dieser Nuten ist mit einer kleinen
das Steuerorgan betätigt wird. 20 Abschrägung 14 versehen, um die beim Entkuppeln
Eine mit Kugeln ausgestattete, an der sich auftretende Beanspruchung gering zu halten. Die
drehenden Welle angebrachte Antriebsvorrichtung Kante der Nut 10 bzw. 10 a, die mit einer Abschrä-
überträgt die Drehbewegung dieser Welle. gung 13 bzw. 13 α versehen ist, wechselt in der Mitte
Die Kugeln der Antriebsvorrichtung befinden sich der Nut von der einen zur anderen Kante. Anders
in langgestreckten Nuten, die innen in die sich 25 ausgedrückt: die Kanten sind nur über die halbe
drehende Hülse eingearbeitet sind. Länge der Nut abgeschrägt, und einer abgeschrägten
Die Antriebsvorrichtung mit Kugeln wirkt gleich- Nutkante (ζ. B. 13 bei der Nut 10) liegt ein nicht abzeitig
als eine die Kupplung bzw. Entkupplung be- geschrägter Teil der gegenüberliegenden Nutkante 13
grenzende Vorrichtung, und zu diesem Zweck sind gegenüber, die zu der anderen Nut 10 α gehört (Fig. 3).
die Anschläge bzw. Kanten der Nuten über ungefähr 30 Auf dem Umfang der Hülse 5 ist wenigstens ein zylindie
Hälfte ihrer Länge abgeschrägt, wobei einem ab- drischer Bund 15 befestigt, der einen Betätigungsarm
geschrägten Anschlagteil ein nicht abgeschrägter An- 16 trägt. Dieser Arm ist so angeordnet, daß er auf
schlagteil der anderen Nut gegenüberliegt. seinem Wege wenigstens eine Kippvorrichtung 17
Die Nuten befinden sich in einem Innenfutter der trifft, die fest am Grundgestell der Vorrichtung ange-
sich drehenden Hülse, das aus einem trockene Rei- 35 bracht ist.
bung zulassenden Kunststoff besteht. Die Kippvorrichtung 17 ist doppeltwirkend aus-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gestaltet und enthält folgende Teile:
gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, a) euien Mikroschalter 18 mit Schnappfeder 18 a,
die zur Erläuterung der Zeichnung dient. Hier ist der durch eine innen angebrachte Feder 19 stets
Fig. 1 ein Schalter gemäß der Erfindung im Schnitt, 40 wieder in eine seiner Stellungen zurückgeführt
Fig. 2 ein Längsschnitt durch die eine Spiralbewe- wird·
gung durchführende Hülse b) eine'mechanische Kippvorrichtung aus zwei He-
* ilg'i em...?Chema ml Εγ1^™§ der im Innen" bein 20 und 21, die auf derselben, zur WeUe 1
futter der Hülse vorgesehenen Nuten, parallelen Achse 22 sitzen. Die Hebel sind mit
Fig. 4 bis 6 der Schalter gemäß der Erfindung in 45 Anschlägen (20a und 20b beim Hebel 20; 21a
verschiedenen Arbeltsstellungen, bdm ^ ver die .^ B n be_
Fig. 7 und 8 Aufriß und Grundriß des nut emer n und . einen ^ Schndde fbüfeten
Gabel versehenen Kipphebels, %Ά 23 besitzen, gegen den sich eine Feder 24
Fig. 9 und 10 Aufriß und Grundriß des anderen mm überwinden |es s toten Punktes le^
Kipphebels, 5°
Fig. 11 und 12 Aufriß und Grundriß (abgewickelt) Der ersterwähnte Hebel 20 trägt an seinem einen
der Feder, die zur Überwindung des Totpunktes Ende eine Gabel 25, die so ausgebildet ist, daß sie
dient. von dem Arm 16 bei seiner Spiralbewegung erfaßt
Bei der dargestellten Ausführungsform der Schalt- und verschwenkt wird, so daß sie infolgedessen aus
vorrichtung gemäß der Erfindung ist eine Welle 1 55 ihrer stabilen Lage verschwenkt wird. Dieser erste
vorgesehen, die durch ein Zahnrad oder Zahnrad- Hebel ist rahmenförmig gestaltet und mit Bohrungen
getriebe 2 von dem gesteuerten Gegenstand ange- 22 a für die Achse 22 versehen; er nimmt den zweiten,
trieben und in Drehung versetzt wird. Am Ende kleineren Hebel 21 auf, und zwar derart, daß sich
dieser Welle, und zwar in ihrer Verlängerung, ist ein ein scherenartiges Gebilde mit ungleichen Schenkeln
fest am Gehäuse 4 angebrachter Gewindebolzen 3 vor- 60 ergibt (Fig. 4 bis 8).
gesehen. Auf der Welle 1 und dem festen Gewinde- Hierbei wird auch der kleine Hebel 21 von dem
bolzen 3 ist eine drehbar und gleitbar angeordnete Zapfen 22 durchsetzt, und hierzu ist in diesem Hebel
Hülse 5 vorgesehen, die am Ende 6 ihrer Bohrung eine Bohrung 22 a vorgesehen. Es versteht sich, daß
mit einem Muttergewinde 7 versehen ist, das dem die Bohrung 22 a des Hebels 21 mit den Bohrungen
Gewinde des Schraubenbolzens 3 entspricht, während 65 22 a des rahmenförmigen Hebels 20 in Flucht liegt,
am anderen Ende 8 der Bohrung ein aus der Welle Der kleine Hebel 21 hat an seinem von der Feder
hervorragendes Organ 9 sitzt, das die Wellendrehung 24 abgewandten Ende einen Fortsatz 26 zur Bewe-
überträgt und als Stift, Keil od. dgl. ausgebildet sein gungsübertragung, der am Betätigungsknopf 27 des
Mikroschalters 18 anliegt (Fig. 4 bis 6 und 9 sowie
10).
Zweckmäßig bestehen einer oder beide Hebel aus einem gießbaren Werkstoff, der leicht und widerstandsfähig
im Gebrauch ist.
Die zum Überwinden des toten Punktes dienende Feder 24 ist als U-förmig gekrümmte Blattfeder ausgebildet,
wobei an dem einen Schenkel 28 zwei seitliche Ausnehmungen 29 und am anderen Schenkel 30
eine in der Mitte angebrachte Bohrung 31 vorgesehen sind, so daß die Feder zwischen den beiden Hebeln
angebracht werden kann (Fig. 11 und 12).
Der Schenkel 28 dieser Feder liegt auf der Schneide 23 des Hebels 20.
Der Schenkel 30 dieser Feder liegt auf der Schneide 23 des Hebels 21.
Die Schneide 23 des Hebels 20 ist an ihren Enden mit Zungen 32 versehen, die in die Ausnehmungen 29
der Feder 26 eingreifen.
Die Schneide 23 des Hebels 21 trägt in der Mitte eine Zunge 33, die in das Loch 31 der Feder 26 eingreift.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt: Die mit Kugeln 11 und 11a versehene Antriebseinrichtung
überträgt die Drehbewegung der Welle 1 auf die Hülse 5, und zwar im einen oder anderen
Sinne, da die Kugeln 11 und 11« in die Nuten 10 und 10 α der Hülse hineingepreßt werden.
Die mit Kugeln versehene Antriebseinrichtung dient auch zur Begrenzung der Beanspruchung beim
selbsttätigen Entkuppeln, wenn die Hülse am Ende ihres Weges angelangt ist und gegen die Wände des
Gehäuses an der Seite 6 oder an der Seite 8 anstößt. Offenbar kann bei einem Drehsinn (/4 oder f2, Fig. 3)
die von den Kugeln beim Heraustreten aus den Nuten der blockierten Hülse ausgeübte Kraft sich nur auf
die abgekanteten Nutenränder 14 auswirken. Ist die richtige Einstellung wieder erreicht, so darf die
Hülse 5-5 α nicht blockiert bleiben und wird jedenfalls in umgekehrtem Sinne angetrieben, bis wenigstens
eine der Kugeln wieder in ihre Nut einrastet. Deshalb müssen die gegenüberliegenden Kanten der
Nuten scharf bleiben.
In einem bestimmten Punkte des von der Hülse 5 zurückgelegten Weges bzw. des vom Betätigungsarm
16 überstrichenen spiralförmigen Weges trifft dieser Arm auf die Gabel 25 der Kippvorrichtung 17.
Dreht sich z. B. der Arm 16 im Sinne des Pfeiles f.,
(Fig. 4), so läuft er zunächst in die Gabel 25 hinein, wobei der Hebel 20 sich in diesem Augenblick in angehobener
Lage befindet, so daß er auf der Grundplatte mit seinem Anschlag 20 & aufliegt. Dann
schwenkt der Arm 16 den Hebel 20 bis in die in Fig. 4 gezeigte Lage, und jetzt befindet sich die Schneide
23 des Hebels 20, die Schneide 23 des Hebels 21 und die Hebelschwenkachse 22 in einer geraden Linie. Die
Feder 24 wird mit ihren beiden Schenkeln zusammengedrückt, und wenn sich der Arm 16 noch um einen
ganz kleinen Winkel weiter dreht, so übt der Schenkel 30 der Feder auf den Hebel 21 eine Kraft aus,
deren Tangentialkomponente noch sehr klein ist, während die Schneide 23 des Hebels 21 noch unter
dem Einfluß einer Tangentialkraft entgegengesetzter Richtung steht, die vom Druck der Feder 19 im Sinne
des Pfeils Z1 herrührt. Sobald aber die Tangentialkomponente
der vom Schenkel 30 der Feder ausgeübten Kraft groß genug ist, erfolgt ein schnelles Umkippen
des Hebels 21 im Sinne des Pfeils f2b; dies geschieht.
wenn die Gabel einen Schwenkwinkel zurückgelegt hat, bei dem die Schneiden 23 nicht mehr in einer
Linie mit der Schwenkachse liegen, d. h. der tote Punkt überwunden ist. Danach nimmt die ganze Vorrichtung
sehr schnell die in Fig. 5 gezeigte Stellung ein, wobei der Betätigungsknopf 27 im Sinne des
Pfeils /3 verschoben ist und die Schnappfeder 18 α
plötzlich die Stellung der Kontakte des Mikroschalters 18 geändert hat. Dreht sich, wenn man von der
ίο Stellung in Fig. 5 ausgeht, der Arm 16 im Sinne des
Pfeils /4 umgekehrt wie vorher, so schwenkt er zunächst
den Hebel 20 im Uhrzeigersinne bis in die Stellung, die in Fig. 6 gezeigt ist, in der die Schneiden
23 der Hebel 20 und 21 und die Schwenkachse des Zapfens 22 nahezu auf einer geraden Linie liegen,
wobei aber die Schneide des Hebels 21 noch ein wenig seitlich von dieser Linie liegt.
Die Tangentialkomponente der vom Schenkel 30 der Feder 24 ausgeübten Querkraft wird noch im
ao Uhrzeigersinne beeinflußt, wird aber sehr klein, während der Hebel 21 einem Kräftepaar unterworfen ist,
das vom Druck der Feder 19 und dem Betätigungsknopf 27 herrührt, der sich im Sinne des Pfeils fx auswirkt.
Ersichtlich schwenkt das System beim Erreichen eines gewissen Winkels vor dem Durchlaufen
des toten Punktes den Hebel 20 im Sinne des Pfeils /4 a
und den Hebel 21 im Sinne des Pfeils fib.
Die Blattfeder 18 läßt jetzt die Kontakte des Mikroschalters schlagartig wieder in ihre Anfangsstellung
zurückschnellen.
Bei den beiden Kippbewegungen hat die Anordnung unter der Voraussetzung eines völligen Stillstandes
des Armes 16 in der Mitte des Schwenkwinkels von Hebel 20 keinerlei Möglichkeit, in einer Gleichgewichtsstellung
zu verharren.
Der Hauptvorteil einer Kippanordnung nach der Erfindung besteht darin, daß der Druck auf die Kontakte
des Mikroschalters 18, der im Augenblick ihrer Trennung gleich Null wird, niemals langsam auf den
Wert Null gelangen kann, während sich die Hebel 20 und 21 in der Nähe ihrer Gleichgewichtsstellung befinden.
In diesem Augenblick nämlich befindet sich der Betätigungsknopf 27 noch in einer seiner Endstellungen
(Fig. 4 und 6); es muß darauf hingewiesen werden, daß die beiden Hebel 20 und 21 der Kippvorrichtung
17 eine gemeinsame Achse 22 haben, was die Konstruktion vereinfacht.
Schließlich ist es möglich, daß der Betätigungsarm 16 bei einer Verstellung im Gegensinne mit der
Gabel 25 des Hebels 20 in Berührung kommt, d. h. wenn er bereits verschwenkt ist.
Die Vorrichtung zum Begrenzen des Auskuppeins mittels der Kugeln 11 und 11 α erfüllt in diesem Falle
auch ihre Aufgabe und bietet ohne Hinzufügung weiterer Maßnahmen den gleichen Schutz gegen einen
Bruch des Hebels mit der Gabel 20.
Die Herstellung der einer Reibung unterworfenen Teile aus einem Kunststoff gibt der Vorrichtung nach
der Erfindung eine sehr große Lebensdauer; außerdem erhalten durch diese Maßnahme die bewegten Teile
eine sehr geringe Masse und weisen also eine entsprechend geringe Trägheit auf.
In der vorstehenden Beschreibung wurde die Erfindung nur in Form eines Ausführungsbeispiels erläutert,
das keine einschränkende Wirkung haben soll; die Erfindung kann in zahlreichen abgewandelten
Ausführungsformen verkörpert werden, ohne dabei von ihrem Grundgedanken abzuweichen.
Claims (7)
1. Umschalter mit Schraubantrieb für die Steuerung durch einen hin und her bewegbaren
Körper, mit einem oder mehreren, auf einer Hülse befestigten Armen, die eine Spiralbewegung vollführen,
deren Länge dem Weg des steuernden bewegbaren Körpers entspricht, wobei der Arm durch eine Verbindung mit dem bewegbaren Körper
von diesem angetrieben wird und sich über ein im Gehäuse befestigtes Gewinde schraubt, sowie
mit einer durch die erwähnten Arme betätigten Kippvorrichtung, die zwei schwenkbare
Hebel von verschiedener Länge enthält, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülse (5) mit einer Bohrung
(8) auf einer Welle (1) gleitbar angebracht ist, die durch die Verbindung mit dem bewegbaren Körper in Drehung versetzt wird, daß ferner
ein Mikroschalter (18) mit Schnappfeder (18 α) und eine Kipphebelanordnung (17) mit doppelter
Kippmöglichkeit vorgesehen sind, wobei eine schlagartige Betätigung des Mikroschalters völlig
unabhängig von dieser Kippung allein mittels einer U-förmigen Feder (24) geschieht.
2. Umschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hebel (20, 21) der
Kipphebelanordnung (17) von ungleicher Länge scherenartig angelenkt sind und sich auf der
U-förmigen Feder (24) abstützen, die an Schneiden (23) der Kipphebel angreift, derart, daß die
Betätigung des Mikroschalters (18) mit Schnappfeder (18 α) eine Verschiebung im vorläufigen
oder rückläufigen Sinne gegenüber dem Augenblick erfährt, in dem die beiden Kipphebel eine
Gleichgewichtsstellung durchlaufen, je nach dem Umlaufsinn des Betätigungsarmes (16) auf der
sich drehenden Hülse (5), und daß der Druck auf die Unterbrecherkontakte nicht langsam zu Null
werden kann, während die Hebel sich in der Nähe der Gleichgewichtsstellung befinden.
3. Umschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kürzere Hebel (21) unmittelbar
auf den Betätigungsknopf (27) des Mikroschalters (18) einwirkt und im Inneren des
längeren Hebels (20) kippbar ist, der zwei Hebelarme besitzt und unmittelbar durch den Betätigungsarm
(16) angetrieben wird.
4. Umschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit Kugeln (11, lla) versehene
Antriebsvorrichtung (9) auf die drehbare Hülse (5) die Bewegung überträgt, die ihr von der
Welle (1) des mit dem bewegbaren Körper verbundenen Triebwerks erteilt wird.
5. Umschalter nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (11,11 α) der Antriebsvorrichtung
(9) in langgestreckten Nuten (10,10 ä) liegen, die im Inneren der drehbaren
Hülse (5) vorgesehen sind.
6. Umschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Kugeln (11, lla) versehene
Antriebsvorrichtung (9) auch als Begrenzung für das Auskuppeln dient und hierfür die
Anschläge (13,13 a) der Nuten (10,10 a) über ungefähr
die Hälfte ihrer Länge abgeschrägt sind, wobei einem abgeschrägten Anschlagteil (z. B. 13
der Nut 10) ein nicht abgeschrägter Anschlagteil (z.B. 13 der Nut 10a) der anderen Nut gegenüberliegt.
7. Umschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (10,10 a) in einem
Innenfutter (5 a) der Hülse (5) angeordnet sind, das aus einem trockene Reibung zulassenden
Kunststoff besteht.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
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