DE1752760A1

DE1752760A1 - Einrichtung zur Tablettengewichtsueberwachung an Tablettiermaschinen

Info

Publication number: DE1752760A1
Application number: DE19681752760
Authority: DE
Inventors: Rudolf Furtwaengler; Felix Kestenholz; Oskar Schuepbach
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1967-07-21
Filing date: 1968-07-11
Publication date: 1971-07-01
Also published as: BE718333A; GB1216517A; FR1574496A; SE345390B; AT284348B; US3507388A; CH475759A

Description

DR. BERQ DIPL.-INQ. ST

PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 2, HILBLESTRASS

CIBA AKTIENGESELLSCHAFT, BASEL (SCHWEIZ)

Ant·· alt salbte 17 5o7 fTünchen, den 11. Juli 1968 Case 6251/E

Einrichtung zur Tablettengewichtsüberwachung an Tablettiermaschinen.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur
Tablettengewichtsüberwachung an Tablettiermaschinen, bei welcher die Presskraft der Stempel mittels eines Dehnungsmessstreifens detektiert wird, der den Zweig einer Messbrücke bildet.

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Durch fortlaufende Messung der Druckverhältnisse in einer Tablettenpresse ist es möglich, die Bildung Jeder einzelnen Tablette zu überwachen, selbst bei Herstellung grosser Chargen mit schnell laufenden Pressen. Abweichungen der erzeugten Tabletten von einer gesetzten Norm (Gewicht, Härte, Zerfall) sind erkennbar. Trotz vieler Vorteile konnte diese Art der Ueberwachung in der Produktion selbst bisher keine Verbreitung finden. Dies dürfte daran liegen, dass bei einer ersten Gruppe der bisher bekannt gewordenen Verfahren und Anordnungen die Druckverhältnisse über mehrere Umläufe der Presse registriert und erst aus dem Gesamtbild dieser Diagramme Rückschlüsse auf die Granulatqualität, die Funktion der Presse usw. gezogen werden. Diese Methode ist wohl für wissenschaftliche Untersuchungen, jedoch nicht für die unmittelbare Ueberwachung der Produktion geeignet. Bei einer zweiten Gruppe von Apparaten zur Tablettengewichtsüberwachung wird mit dem in der Messbrücke erzeugten Fehlersignal die Tablettenbildung selbst durch Verstellung des Stempeldruckes bzw. der Hubhöhe und/oder der Speisung der zu verpressenden Substanz beeinflusst. Diese Methode, welche einen relativ grossen apparativen Aufwand erfordert, bietet keine Sicherheit gegen das Entstehen von ausserhalb der Norm liegenden Tabletten, welche in der Folge kaum bzw. nur mit grossem zusätzlichen Aufwand selektionierbar sind.

Durch die Erfindung soll eine Einrichtung geschaffen werden, mit welcher Tablettenpressen, insbesondere Rundläuferpressen, während der Produktionsphase wirkungsvoll überwacht werden können.

Dieses Ziel wird bei einer Einrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Ausgang der Messbrücke über einen Verstärker mit dem Eingang eines mit einer Voreinstellung für einen oberen und einen unteren Schwellenwert ausgestatteten Impulshöhendiskriminators verbunden ist, der beim Ueberschreiten des oberen und beim Nicht-Ueberschrelten des unteren, Schwellenwertes

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je ein Signal über einen ersten bzw. zweiten Ausgang abgibt, und dass Jeder dieser beiden Ausgänge mit je einem Schieberegister verbunden ist, wobei in jedem dieser beiden Schieberegister ein Signal in der letzten Stufe eine in der Auswurfbahn der Tablettiermaschine angeordnete erste Weiche auf die Ausschusseite verstellt, und wobei die Anzahl der wirksamen Stufen in jedem der beiden Schieberegister mit der Anzahl der zwischen Press- und Auswurfstelle befindlichen Tablettenplätze übereinstimmt.

Die erfindungsgemässe Apparatur ist an fast

alle bekannten Tablettenpressen auch nachträglich anschliessbar und gewährleistet eine unmittelbare Ausscheidung fehlerhafter Tabletten währe; " der Produktion. ₇

Eine bevorzugte Variante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der beiden Schieberegister eine mittels eines Vorwählers einstellbare Anzahl hintereinanderliegender Stufen über eine UND-Schaltung zusammengefasst sind, deren Ausgangssignal eine zwischen der Tablettiermaschine und ihrem Antrieb angeordnete Kupplung löst. In dieser Ausführungsform setzt die Apparatur die Tablettiermaschine still, sobald hintereinander eine bestimmte Anzahl fehlerhafter Tabletten gepresst wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 und 2 die unmittelbar am Pressvorgang beteiligten Teile einer bekannten Tablettier-

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maschine in schematischer schaubildlicher Darstellung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemässen Ueberwachungseinrichtung,

Fig. 4 bis 6 Detaildarstellungen zu Fig. 3.

Von der Tablettiermaschine sind in Fig. 1 der gemeinsam mit den Stempeln umlaufende Matrizenträger 1 mit den Matrizen 2, zwei Oberstempel 3» ein Unterstempel 4, die obere Druckrolle 5 für die Betätigung der Oberstempel und die Aufhängung dieser Druckrolle mit dem Hebelarm 6 gezeigt. Die Fig. 2 zeigt die Verstellvorrichtung für die Unterstempel mit Druckrolle 7, Druckeinstellrad 8, Hebel 9» Verstellrad und Federgehäuse 11. Zur Messung des Stempeldruckes sind an den Hebeln 5 und/oder 8 Dehnungsmessstreifen 12 befestigt. Die übrigen Teile der Tablettiermaschine sind für die vorliegende Erfindung belanglos und daher weggelassen.

Im Blockschaltbild der Fig. 3 sind von der Tablettiermaschine (vgl. Fig. 1 und 2) der Matrizenträger 1 und einer von den auf den Hebeln 6 oder 9 befestigten Dehnungsmessstreifen 12 eingezeichnet; ferner das aus dem Motor 30 und der Kupplung 31 bestehende Antriebsaggregat.

Gemäss Fig. 3 ist der Dehnungsmessstreifen 12 in den Zweig einer Messbrücke 13 geschalten, deren Ausgang (Diagonale) über einen Verstärker 14 mit dem Eingang eines Impulshöhendiskriminators 15 verbunden ist. Dieser Impuls-

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ORIGINAL INSPECTED

hohendiskriminator ist mit einem oberen und unteren Schwellenwert ausgestattet. Er besitzt zwei Ausgänge a und b und ist so ausgebildet, dass am ersten Ausgang (a) immer dann ein Signal abgegeben wird, wenn die Spitze des an seinem Eingang eingegebenen Impulses den oberen Schwellenwert überschreitet und dass am zweiten Ausgang (b) immer dann ein Signal abgegeben wird, wenn der Eingangsimpuls unterhalb des unteren Schwellenwertes bleibt. Die beiden Schwellenwerte sind wahlweise einstellbar. Jeder der beiden Ausgänge a, b des Impulshöhendiskriminators 15 ist mit einem Schieberegister l6a bzw. l6b verbunden. Die vorzugsweise einstellbare Anzahl der wirksamen Stufen in jedem der beiden Schieberegister ist so gewählt, dass sie mit der Anzahl der zwischen der Pressstelle 17 und der Auswurfstelle 18 befindlichen Tablettenplätze (auf der Matrizenscheibe l) übereinstimmt (darstellungsgemäss sieben). Die in der Auswurfbahn befindliche Weiche W ist von den Schieberegistern aus so gesteuert, dass sie immer dann in die Ausschussstellung geschwenkt wird, wenn in der letzten Stufe eines der beiden Schieberegister l6a oder l6b ein Signal auftritt. Die Schieberegister l6a und l6b sind an je einem Impulszähler 23a, b angeschlossen. An die Messbrücke 13 ist ein Oszillograph 21 angeschlossen.

Wie in Fig. 4 genauer gezeigt, ist in jedem der beiden Schieberegister 16a, 16b eine mittels eines wahlweise einstellbaren Vorwählers 40a bzw. 4Ob bestimmte Anzahl auf-

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einanderfolgender Stufen über eine UND-Schaltung 4la bzw. 4lb zusammengefasst. Die Ausgänge der UND-Schaltungen 4la bzw. 4Ib steuern über ein ODER-Tor 42 eine in der Auswurfbahn angeordnete zweite Weiche Wp und den Antrieb 30, 31 derart, dass immer dann, wenn in einem der beiden Schieberegister 16a oder l6b die Vorwahlzahl erreicht wird, der Antrieb abgeschaltet und die zweite Weiche Wp auf die Ausschusseite verstellt wird. Die Vorwähler 40a und 40b, die UND-Schaltungen 4la und 4lb sowie das ODER-Tor 42 bilden einen Teil der Logik- und Verstärkereinheit 19 der Fig. 3· Wie in Pig. 3 angedeutet kann die Anordnung weiter so ausgebildet sein, dass gleichzeitig mit der Abschaltung des Antriebes und Verstellung der zweiten Weiche W₂ auf die Ausschusseite in der Logik- und Verstärkereinheit 19 ein Signal erzeugt wird, das beispielsweise ein Horn 20 auslöst und/oder über die strichliert eingezeichnete Leitung P an eine Produktionsüberwachungszentrale übertragen wird.

Die Steuerung der zweiten Weiche W₂ ist mit der Steuerung der Kupplung 31 und/oder des Schalters des Antriebmotors 30 derart verknüpft, dass sie bei Lösung der Kupplung und/oder Abschaltung des Motors in die Ausschussstellung und bei Einlegen der Kupplung und Einschalten des Motors mit ' einer zeit- oder maschinentaktabhängigen Verzögerung in die Gutstellung geschwenkt wird. Die Verzögerungszeit ist vorzugsweise wahlweise einstellbar.

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Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, ist an den Ausgang der Messbrücke bzw. an den Eingang des Impulshöhendiskriminators 15 eine Vorrichtung zur Ermittlung des Medianwertes (statistischer Mittelwert) der Impulshöhen angeschlossen. Dieser Medianwertdetektor 50 benutzt eine variable, von einem Schrittmotor 51 bediente Schranke. Bei der in Fig. 5 gezeigten Variante verstellt jeder Impuls"der die Schranke überschreitet diese durch ein vom Schrittmotor 51 betätigtes Potentiometer 52 um einen bestimmten Betrag, z.B. um ungefähr 1 Promille des ganzen Bereichs nach oben; umgekehrt verstellt jeder Impuls, der die Schranke nicht erreicht, diese um den gleichen betrag nach unten. Im stationären Zustand stellt daher der Schrittmotor die Schranke auf den Medianwert, d.h. auf denjenigen Wert, der im Mittel gleichviel mal über- wie unterschritten wird. Um die Abnützung des Stellmotors und Potentiometers herabzusetzen ist die Anordnung gemäss der Variante der Fig. 6 so ausgebildet, dass nicht der unmittelbar eintreffende, letzte Impuls zur Steuerung des Schrittmotors verwendet wird, sondern vorerst das Ueber- und Unterschreiten der Schranke in einem beispielsweise dreigliedrigen Schieberegister 55 gespeichert wird. Die Anordnung ist derart, dass der Sehrittmotor die Schranke jeweils nur dann nach oben oder nach unten verstellt, wenn alle im Schieberegister vorhandenen Informationen ein Ueber- oder Unterschreiten melden; bei Vorhandensein gemischter

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ORIGINAL INSPECTED

Information ist der Schrittmotor stillgesetzt. Somit weist der Schrittmotor einen "toten Gang" auf, wodurch seine Abnützung und diejenige des Potentiometers wesentlich vermindert wird.

Der Impulshöhendiskriminator 15 ist mit je einer Messklemme für den oberen und den unteren Schwellenwert ausgestattet und der Medianwertdetektor 50 mit einer solchen für den Medianwert. Diese drei Messklemmen sind umschaltbar an ein anzeigendes Messgerät 22 angeschlossen (Pig. 5$ 6)

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Die gesamte Kontrollvorrichtung ist auf den Maschinentakt synchronisiert, so dass eine drehzahlunabhängige Punktion gewährleistet ist. Der Taktgeber ist mit 24 bezeichnet, die Steuerleitungen mit T.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform und wie in den Pig. 1 und 2 angedeutet ist der Dehnungsmessstreifen 12 auf einem auf Biegung beanspruchten Teil der Oberstempelsteuerung (Hebel 6, Fig. 1) oder der Unterstempelvers tellvorrichtung (Hebel 9, Flg. 2) angeordnet. Vorzugsweise sind je Messstelle zwei Dehnungsmessstreifen vorgesehen, wovon der eine in der Zug- und der andere in der Druckzone des auf Biegung beanspruchten Hebels angeordnet ist und diese beiden Messstreifen in benachbarte Zweige der Messbrücke 15 geschaltet sind. Hierdurch ist ohne weiteres eine thermische Kompensation gegeben.

Die Punktion der erfindungsgemässen Anordnung wird im folgenden genauer erläutert.

Der für die Erfassung des Ober- oder Unterstempeldruckes geeignete Maschinenteil (Hebel 6 oder 9) der Tablettenpresse wird während dem Pressvorgang auf Biegung (oder Druck, Zug) beansprucht. Hierdurch stellt sich an demselben eine geringe Längenänderung ein, die im Messstreifen 12 eine entsprechende Widerstandsänderung verursacht. Die Messbrücke 15 liefert ein dieser Widerstandsänderung proportionales Spannungssignal, welches somit

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ein Mass für die am entsprechenden Stempel auftretende Druckbeanspruchung ist.

Das bei jedem Pressvorgang erzeugte Spannungssignal wird über den Verstärker 14 dem Impulshöhendiskriminator 15 zugeführt, welcher den jeweiligen Maximalwert mit Je einer voreinstellbaren oberen und unteren Referenzspannung (Schwellenwert) vergleicht. Sofern die Maximalspannung aus dem von den eingestellten Schwellenwerten gebildeten Toleranzfeld herausfällt, wird ein entsprechendes Signal an die Schieberegister 16a oder 16b weitergegeben und dort mittels Digitaleinheiten gespeichert.

Nachdem die entsprechende Tablette aus der Matrize herausgeschoben wurde, was je nach Maschinentype erst nach einigen, z.B. sechs bis sieben weiteren Pressvorgängen der Pail ist, bewirkt das inzwischen in den letzten Speicher geschobene "schlecht"-Signal eine entsprechende Bewegung der Weiche W₁ für Einzelauswurf, welche die nicht toleranzhalt ige Tablette in den Ausschusskanal lenkt. Die Anzahl der einzeln ausgeworfenen Tabletten wird mittels der beiden Impulszähler 23a,b getrennt nach "zu schwer" bzw. "zu leicht", festgehalten.

Treten infolge einer grundsätzlichen Störung an der Tablettiermaschine unmittelbar hintereinander mehrere nichttoleranzhaltige Tabletten auf, - die zulässige Anzahl

dann
ist vorwählbar - ,/geht vom Schieberegister ein Signal

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direkt an die Logik- und Verstärkereinheit 19, welche über die Kupplung 31 ein sofortiges Stillsetzen der Tablettiermaschine bewirkt. Gleichzeitig wird die zweite Weiche Wp auf "Ausschuss" geschaltet, so dass die während dem Auslaufvorgang von der Tablettiermaschine noch gepressten Tabletten ausgeschieden werden.

Die Signalanlage (Horn, Lampe) 20 weist auf die stillgelegte Maschine hin. An den Kontroll-Lämpchen der Schieberegister I6a,l6b ist sofort ersichtlich, ob die letzten Tabletten, welche unmittelbar vor Auslösung des Abstell-Signals gepresst wurden, die Toleranzgrenze über- oder unterschritten haben, so dass die Störungsursache rasch ermittelt und entsprechende Massnahmen ergriffen werden können.

Wird die Maschine wieder in Betrieb gesetzt, bleibt die zweite Weiche W₂ kurzzeitig (Verzögerung) auf "Ausschuss" stehen, Dadurch ist gewährleistet, dass die von der vorausgegangenen Störung noch in den Matrizen befindlichen "schlechten" Tabletten ausgeschieden werden.

Falls mehrere Tablettiermaschinen an eine zentrale Produktionsüberwachungsanlage angeschlossen werden sollen, können die entsprechenden Informationen (ausgeworfene Einzeltabletten, Maschinenstillstandszeiten) über die Leitung P direkt dem Ueberwaschungsgerät entnommen werden.

Für die Kontrolle der Messvorrichtung, des Druckverlaufes der einzelnen Stempel, Untersuchungen von Granu-

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laten oder Gleitmitteln etc. kann an die Messbrücke 13 ein Kathodenstrahloszillograph oder ein geeigneter Schleifenoszillograph 21 angeschlossen werden. Durch vorherige Eichung der Anlage kann aus den aufgezeichneten Spannungswerten ohne weiteres auf die effektive Presskraft geschlossen werden.

Die Einstellung der Anlage auf ein bestimmtes Produkt geht folgendermassen vor sich:

Nach Einrichtung der Tablettiermaschine auf das neue Produkt wird durch Wägen aller Tabletten eines vollen Umganges die Presse auf das gewünschte mittlere Sollgewicht einreguliert.

Handelt es sich um ein Produkt, bei dem aus früheren experimentellen Bestimmungen die Regression zwischen Tablettengewicht und Maximalspannung bekannt ist, wird der Druck an der Maschine so einreguliert, bis das Anzeigegerät 22 den gewünschten Medianwert anzeigt. Anschliessend werden mittels der Einstellknöpfe am Impuls- ' höhendiskriminator die erforderlichen Grenzwerte, welche ebenfalls am Anzeigegerät 22 angezeigt werden, eingestellt und die Anlage ist betriebsbereit. Durch kurzzeitige Gewichtsverstellungen an der Tablettiermaschine und Wägen der einzelnen ausgeworfenen Tabletten (W₁) kann jederzeit auf einfache Weise die Richtigkeit der eingestellten Grenzwerte überprüft werden.

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Handelt es sich um ein neues Produkt, bei welchem der Zusammenhang zwischen Maximalspannung und Tablettengewicht noch nicht bekannt ist, wird wie folgt vorgegangen: Einrichten der Tablettiermaschine und Einstellen des Sollgewichtes durch jeweiliges Wägen aller Tabletten eines vollen Umganges. Einstellen des Pressdruckes an der Tablettiermaschine auf gewünschte Tablettenhärte. Ausgehend von dem am Messgerät 22 angezeigten Medianwert werden der obere und untere Grenzwert eng zusammengeschoben und schrittweise parallel mit einer entsprechenden Gewichtsverstellung nach unten bzw. nach oben geschoben. Durch gleichzeitige Entnahmeder von der Weiche W₁ als "gut" aussortierten Tabletten kann mittels Wägen derselben der Zusammenhang zwischen Pressdruck bzw. Maximalspannung und Tablettengewicht im interessierenden Bereich rasch aufgenommen und die den zulässigen Gewichtstoleranzen entsprechenden Grenzwerte bestimmt werden.

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Claims

Patentansprüche

I 1.) Einrichtung zur Tablettengewichtsüberwachung an Tablettiermaschinen, bei welcher die Presskraft der Stempel mittels eines Dehnungsmessstreifens detektiert wird, der den Zweig einer Messbrücke bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Messbrücke (.15) über einen Verstärker (l4) mit dem Eingang eines mit einer Voreinstellung für einen oberen und einen unteren Schwellenwert ausgestatteten Impulshöhendiskriminators (15) verbunden ist, der beim Ueberschreiten des oberen und beim Nicht-Ueberschreiten des unteren Schwellenwertes je ein Signal über einen ersten bzw. zweiten Ausgang abgibt, und dass jeder dieser beiden Ausgänge mit je einem Schieberegister (l6a bzw. 16b) verbunden ist, wobei in jedem dieser beiden Schieberegister ein Signal in der letzten Stufe eine in der Auswurfbahn (18) der Tablettiermaschine angeordnete erste Weiche (W,) auf die Ausschusseite verstellt, und wobei die Anzahl der wirksamen Stufen in jedem der beiden Schieberegister mit der Anzahl der zwischen Press- (17) und Auswurfstelle (18) befindlichen Tablettenplätze übereinstimmt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der beiden Schieberegister eine mittels eines Vorwählers einstellbare Anzahl hinterein-
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anderliegender Stufen über eine UND-Schaltung zusammengefasst sind, deren Ausgangssignal eine zwischen der Tablettier maschine und ihrem Antrieb angeordnete Kupplung löst. ■
5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der UND-Schaltung eine zweite Weiche (W₂) steuert, welche in der Auswurfbahn der Tablettier maschine nach der ersten Weiche (W,) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der zweiten Weiche derart mit

einem Schalter

der Steuerung der Kupplung und/oder/des Antriebsmotors verknüpft ist, dass sie bei Lösung der Kupplung und/oder Abschaltung des Motors in die Ausschussstellung und bei Einlegen der Kupplung und Einschaltung des Motors mit einer zeit- oder mas chine ntaktabhängi'gen Verzögerung in die Gutstellung geschwenkt wird.

5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schieberegisterstufe ein optisches Signal, insbesondere eine Lampe zugeordnet ist.
6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an jedes der beiden Schieberegister, insbesondere an deren letzte Stufe ein Impulszähler angeschlossen ist.

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7. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Ausgang der Messbrücke ein Medianwertdetektor angeschlossen ist.
8. Einrichtung nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulshöhendiskriminator mit je einer Messklemme

für den oberen und den unteren Schwellenwert und der Medianwertdetektor mit einer solchen für den Medianwert ausgestattet ^ ist, welche drei Klemmen vorzugsweise umschaltbar an ein anzeigendes Messgerät angeschlossen sind.
9· Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dehnungsmessstreifen auf einem auf Biegung beanspruchten Teil der Oberstempelsteuerung oder der Unterstempelverstellvorrichtung befestigt ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, fc dass zwei Dehnungsmessstreifen vorgesehen sind, wovon der eine in der Zug- und der andere in der Druckzone des auf Biegung beanspruchten Teiles angeordnet ist und diese beiden Dehnungsmessstreifen in benachbarte Zweige der Messbrücke geschaltet sind.

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