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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrichten und Verschweißen von Gegenständen gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Schutzanspruches 1.
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Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere eine Vorrichtung zum Verschweißen, insbesondere Schutzgasverschweißen von Gegenständen, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse mit einer ersten Seitenwand mit einer ersten Öffnung zum Einführen eines ersten Gegenstandes und einer zweiten gegenüberliegende Seitenwand mit einer zweiten Öffnung zum Einführen eines zweiten Gegenstandes aufweist, wobei die Seitenwände einen Innenraum begrenzen, der eine Schweißkammer definiert, die ausgebildet ist, eine Schutzatmosphäre zu halten.
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Schweißgeräte insbesondere Rohrschweißgeräte, wie z.B. Orbitalschweißgeräte sind aus dem Stand der Technik bekannt und kommen beispielsweise im Rohrleitungsbau zur Anwendung, wo unter kontrollierbaren Bedingungen gleichbleibend hohe Nahtqualitäten erzielt werden müssen. Eine wesentliche Voraussetzung für eine hohe Nahtqualität ist die genaue Ausrichtung der zu verschweißenden Gegenstände, z.B. Rohre, zueinander und zum Schweißgerät. Dabei ist neben der horizontalen und vertikalen Ausrichtung der beiden Gegenstände zueinander auch die Ausrichtung der beiden zu verschweißenden Gegenstände in Bezug auf die Schweißlinie des Schweißgerätes endscheidend. Nur wenn die zu verschweißenden Gegenstände exakt ausgerichtet sind, ist eine optimale Verschweißung möglich.
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Um festzustellen, ob der zu verschweißende Bereich der beiden Gegenstände in ausreichendem Maße horizontal, vertikal und an der Schweißlinie des Schweißgerätes ausgerichtet ist, ist es notwendig, diesen Bereich klar einzusehen. Dementsprechend ist es üblich, mittels einer Taschenlampe oder einer anderen externen Lichtquelle von außen in das Innere des Schweißgerätes zu leuchten und die Ausrichtung der Gegenstände zu justieren. Diese Vorgehensweise ist jedoch sehr umständlich und zeitaufwendig. Zudem kann eine solche Vorgehensweise eine präzise Ausrichtung nicht immer gewährleisten.
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Aufgrund der oben genannten Problemstellung liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche das Ausrichten der zu verschweißenden Gegenstände vereinfacht und damit ein Verschweißen mit geringerer Vorlaufzeit und somit mit geringeren Kosten ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die vorliegende Vorrichtung erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Schutzanspruches 1 gelöst.
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Dementsprechend zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ausrichten und Verschweißen von Gegenständen, insbesondere von Rohren, dadurch aus, dass mindestens eine Lichtquelle, insbesondere LED-Lichtquelle, zum Ausleuchten der Schweißkammer vorgesehen ist.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung liegen auf der Hand. So benötigt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit interner Ausleuchtung der Schweißkammer keine weiteren Hilfsmittel wie Taschenlampen oder andere externe Lichtquellen, um die zu verschweißenden Gegenstände auszurichten. Das Ausrichten der zu Verschweißenden Gegenstände ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung somit einfacher. In diesem Zusammenhang sei noch erwähnt, dass durch den Wegfall der umständlichen Hilfsmittel auch an schwer zugänglicheren Stellen gearbeitet werden kann. Darüber hinaus ist eine Ausrichtung der zu verschweißenden Gegenstände bei einer ausreichenden Beleuchtung viel präziser und schneller ausführbar.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausrichten und Verschweißen von Gegenständen insbesondere von Rohren sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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So ist es in einer ersten Realisierung vorgesehen, dass zum Einsehen des zentralen Schweißbereiches der Schweißkammer mindestens eine Öffnung im Gehäuse der Vorrichtung vorgesehen ist. Der zentrale Schweißbereich der Schweißkammer bezieht sich dabei auf den Bereich der Schweißkammer, an dem die beiden zu verschweißenden Gegenstände verschweißt werden.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die mindestens eine Öffnung zum Einsehen des zentralen Schweißbereichs zwischen den beiden Seitenwänden des Gehäuses und insbesondere im oberen Bereich der Vorrichtung angeordnet. Alternativ ist es jedoch selbstverständlich auch denkbar, dass die mindestens eine Öffnung an einer beliebigen anderen Stelle des Gehäuses vorgesehen ist, durch die der zentrale Schweißbereich direkt oder indirekt einsehbar ist. Die Öffnung kann dabei bspw. als ein transparentes, zu öffnendes Fenster ausgebildet sein.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist die mindestens eine Öffnung der Vorrichtung zum Einsehen des zentralen Schweißbereiches der Schweißkammer einen Deckel auf. Hierbei ist es wichtig, dass der Innenraum der Schweißkammer gegenüber dem Außenraum möglichst gasdicht verschließbar ist, um beim Schweißen eine ausreichende Schutzgasatmosphäre bereitstellen zu können. Der Deckel der mindestens einen Öffnung der Vorrichtung kann transparent oder teilweise Transparent ausgebildet sein und insbesondere ein transparentes Fenster aus Glas oder einem anderen durchsichtigen Material aufweisen. Vorzugsweise ist das mindestens eine transparente Fenster in einfacher Weise auswechselbar, um es bei evtl. Verschmutzungen bzw. Ablagerungen, die beim Schweißen auftreten können, zu ersetzen. Das auswechselbare Fenster kann dabei als Einwegfenster oder als zu reinigendes Mehrwegfenster ausgebildet sein. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass die vorliegende Erfindung eingebaute Automatismen zum selbstständigen Reinigen des Fensters aufweist.
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Einer weiteren Umsetzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zufolge ist der Deckel der mindestens einen Öffnung zum Einsehen des zentralen Schweißbereiches der Schweißkammer als Klapp- und/oder Schiebedeckel ausgebildet. Alternativ ist selbstverständlich auch jede andere Art von Abdeckung denkbar. Der Deckel kann zudem manuell und/oder automatisch schließend und/oder öffnend ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Lichtquelle zum Beleuchten der Schweißkammer vorzugsweise im Gehäuse im Bereich der Öffnung angeordnet. Eine solche Positionierung der Lichtquelle vereinfacht die Wartung, insbesondere das Reinigen der Lichtquelle, da diese über die Öffnung leicht und direkt zugänglich ist. Das regelmäßige Reinigen der Lichtquelle ist sehr wichtig, da diese aufgrund des Schweißprozesses ständiger Verunreinigung ausgesetzt ist. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass die vorliegende Erfindung eingebaute Automatismen zum selbstständigen Reinigen der Lichtquelle aufweist.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die mindestens eine Lichtquelle zum Beleuchten der Schweißkammer derart angeordnet, dass sie im Wesentlichen parallel zur Sichtrichtung ausgerichtet ist. Eine solche Ausleuchtung der Schweißkammer ermöglicht eine sehr präzise Ausrichtung der zu verschweißenden Gegenstände. Im Fall einer in Sichtrichtung parallel ausgerichteten Beleuchtung, sind die zu verschweißenden Gegenstände optimal ausgeleuchtet, um an der Schweißlinie des Schweißgerätes ausgerichtet zu werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform kann die Schweißkammer rückseitig Beleuchtet werden. In diesem Fall kann ein Versatz zwischen den beiden zu verschweißenden Gegenständen leicht erkannt werden. Es ist natürlich auch denkbar die Schweißkammer aus mehreren Richtungen zu beleuchten und somit alle Vorteile auszunutzen bzw. die Nachteile zum Beispiel einer Blendung des Benutzers zu umgehen.
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In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Spiegel innerhalb der Schweißkammer angeordnet, die das Ausrichten der Gegenstände vereinfachen. Die Spiegel können dabei derart angeordnet sein, dass die zu verschweißenden Gegenstände durch die mindestens eine Öffnung vom Benutzer aus verschiedenen Richtungen betrachtet werden können. Dies ermöglicht das Ausrichten von komplex geformten Gegenständen, wie z.B. ovalen-, quaderförmigen-, vieleckigen- oder zylindrischen Rohren. Die Spiegel können aber auch derart ausgebildet und/oder angeordnet sein, dass dem Benutzer einen indirekten Blick auf den zentralen Schweißbereich der Schweißkammer gegeben wird.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind Markierungen innerhalb und/oder außerhalb der Schweißkammer angeordnet, welche dazu ausgebildet sind, das Ausrichten der zu verschweißenden Gegenstände zu vereinfachen. Diese Markierungen können beispielsweise an den Innenseiten des Gehäuses und/oder an den Spiegeln der Vorrichtung angeordnet sein und einen Anhaltspunkt/ eine Ausrichtungshilfe bei der Ausrichtung der zu verschweißenden Gegenstände geben. Die Markierungen können in verschiedenen Farben und Formen ausgebildet sein, um diese genauer einteilen und unterscheiden zu können.
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Nach einem weiteren Aspekt weist die vorliegende Erfindung eine zusätzliche Laserstrahleinrichtung innerhalb und/oder außerhalb der Schweißkammer auf, welche ausgebildet ist, das Ausrichten der zu verschweißenden Gegenstände zu vereinfachen. Die Laserstrahleinrichtung kann dabei die zuvor beschriebenen Markierungen auf den Spiegeln und/oder den Innenseiten der Vorrichtung erzeugen. Die Laserstrahleinrichtung kann aber auch direkt auf die zu verschweißenden Gegenstände gerichtet sein, um auf diese Markierungen zu projizieren und somit z.B. die Schweißnaht zu kennzeichnen. Es ist auch noch denkbar, dass weitere Sensorelemente im Inneren der Schweißkammer angeordnet sind, die zusammen mit den Laserstahleinrichtungen ausgebildet sind, die Ausrichtungsposition der zu verschweißenden Gegenstände vorzugsweise digital zu bestimmen und damit eine noch genauere, digitalisierte Ausrichtung der zu verschweißenden Gegenstände zu ermöglichen. Diese Sensorelemente können zum Beispiel in Form einer CCD-Kamera realisiert werden. Es sind aber auch andere dem Fachmann bekannte Sensoren denkbar.
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Die zuvor beschriebene Vorrichtung zum Verschweißen von Gegenständen und insbesondere von Rohren kann vorzugsweise als Orbitalschweißgerät ausgebildet sein. Diese spezielle Ausbildung ermöglicht es, die zuvor erläuterten Eigenschaften in besonderes einfacher Art und Weise auf achsensymmetrische und allgemein auf zylinderförmige Gegenstände anzuwenden, diese auszurichten und zu verschweißen.
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Dementsprechend sind die beiden Seitenwände der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufgeteilt, die über eine Drehachse zueinander schwenkbar gelagert und über eine Verschlussvorrichtung aneinander lösbar fixiert sind. Mit dieser Ausgestaltung ist es besonders einfach die Schweißvorrichtung zu öffnen, die zu verschweißenden Gegenstände, insbesondere die zu verschweißenden Rohre, in die Schweißvorrichtung einzuführen und die Schweißvorrichtung wieder zu schließen. Die Verschlussvorrichtung kann dabei als Bügelverschluss, Schraubverschluss, Magnetverschluss oder Spannverschluss ausgebildet sein. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass ein anderer Verschlussmechanismus zum Einsatz kommt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist jeder Bereich einer Seitenwand mindestens ein Klemmstück auf, welches als ein auswechselbares und an die Form des zu verschweißenden Gegenstandes angepasstes Bauteil ausgebildet ist. Somit ist das Schweißgerät in einfacher Art und Weise an einen neuen, zu verschweißenden Gegenstand adaptierbar, da das Klemmstück zum Einklemmen der beiden zu verschweißenden Gegenstände leicht ausgewechselt werden kann. Die Klemmstücke können dabei als einteilige oder mehrteilige Klemmstücke ausgebildet sein. Diese an die Schweißvorrichtung und an die zu verschweißenden Gegenstände angepassten Klemmstücke können das Ausrichten der beiden zu verschweißenden Gegenstände zueinander deutlich erleichtern, indem sie so ausgebildet sind, dass die beiden zu verschweißenden Gegenstände bereits beim Klemmen zueinander ausgerichtet werden und im zentralen Schweißbereich zueinander fluchten. Demnach ist nur noch eine Ausrichtung zur Schweißlinie der Schweißvorrichtung erforderlich.
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Die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung wird im Folgenden anhand der in der Figur dargestellten Ausführungsform näher erläutert.
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Dabei zeigt:
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1: perspektivische Frontansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung;
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2: schematische Frontansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung.
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Die Abbildung gemäß 1 zeigt eine perspektivische Frontansicht der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung. Im Einzelnen ist in dieser Darstellung ein Teilbereich der Schweißvorrichtung 1, genauer gesagt das Klemmstück 12.2 durchsichtig dargestellt, um das Innere der Schweißvorrichtung besser einzusehen. Die Schweißvorrichtung 1 weist, im hier dargestellten Ausführungsbeispiel, ein Gehäuse 2 mit einer ersten Seitenwand 11 mit einer ersten Öffnung 17 zum Aufnehmen eines an den ersten zu verschweißenden Gegenstand 15 angepassten, mehrteiligen Klemmstücks 12.1, 12.2 auf. Das Gehäuse weist ferner eine zweite, gegenüberliegende Seitenwand 21 mit einer zweiten Öffnung 27 zum Aufnehmen eines an den zweiten zu verschweißenden Gegenstand 25 angepassten mehrteiligen Klemmstücks 22.1, 22.2 auf. Die zu verschweißenden Gegenstände 15, 25 können dabei insbesondere Rohre sein. Die an die zu verschweißenden Gegenstände 15, 25 angepassten mehrteiligen Klemmstücke 12.1, 12.2, 22.1, 22.2 zeichnen sich dadurch aus, dass sie jeweils eine Aussparung 16, 26 ausbilden, die derart an die zu verschweißenden Gegenstände angepasst ist, dass die beiden zu verschweißenden Gegenstände 15, 25 im eingeklemmten Zustand im Inneren der Schweißvorrichtung fluchtend und zentral aneinander anliegen, wie es in 1 zu sehen ist. Die beiden mehrteiligen Klemmstücke 12.1, 12.2 und 22.1, 22.2 können dabei jeweils achsensymmetrisch ausgebildet und in beliebiger radialer Orientierung in die Seitenwand 11, 21 der Schweißvorrichtung 1 einsetzbar sein. In 1 sind die Klemmstücke 12.1, 12.2 und 22.1, 22.2 beispielsweise horizontal zueinander ausgerichtet eingesetzt.
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Damit die beiden zu verschweißenden/verschweißten Gegenstände in einfacher Art und Weise in/aus der Schweißvorrichtung ein-/ausgeführt werden können, ist der obere Teilbereich (im weiteren als Klappbügel 10, 20 bezeichnet) der Seitenwand 11, 21 verschwenkbar ausgebildet. Wie in 1 dargestellt, ist der obere Teilbereich der Seitenwand 11, 21 in zwei voneinander unabhängige Klappbügel 10, 20 die jeweils um ein Schwenklager 13, 23 verschwenkbar gelagert sind aufgeteilt. Beide Schwenklager 13, 23 können dabei eine gemeinsame Welle 35 aufweisen. Die beiden Klappbügel 10, 20 sind ausgebildet, die Klemmstücke 12.1, 12.2 und 22.1, 22.2 aufzunehmen und den Innenraum der Schweißvorrichtung gegenüber dem Außenraum gasdicht zu verschließen.
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Um ein einfaches und schnelles Öffnen und Schließen der beiden Klappbügel 10, 20 gewährleisten zu können, weist die Schweißvorrichtung jeweils einen Bügelverschluss 18 auf. Jeder der beiden Bügelverschlüsse ist dazu ausgebildet den zugehörigen Klappbügel 10, 20 lösbar an dem Gehäuse 2 der Schweißvorrichtung 1 zu befestigen.
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Auch ist der 1 zu entnehmen, dass die Schweißvorrichtung 1 im oberen Bereich des Gehäuses 2 eine Gehäuseöffnung 32 aufweist. Diese Öffnung ist zum Einen zum Ein- und Ausbringen der zu verschweißenden Gegenstände in das Innere der Schweißvorrichtung, im geöffneten Zustand der Klappbügel 10, 20, vorgesehen, und zum Anderen zum Einsehen des zentralen Schweißbereichs der Schweißvorrichtung, im geschlossenen Zustand der Klappbügel 10, 20, ausgebildet. Ferner ist ein Schiebedeckel 33 vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, die Gehäuseöffnung 32 im oberen Bereich des Gehäuses 2, bei geschlossenen Klemmbügeln 10, 20, gasdicht abzuschließen. Der Schiebedeckel ist dabei verschiebbar auf dem Gehäuse 2 angeordnet und kann zusätzlich einen transparenten Bereich 36 aufweisen. Durch den transparenten Bereich 36 des Schiebedeckels 33 kann der Schweißprozess direkt beobachtet werden, während der Innenraum der Schweißvorrichtung gegenüber dem Außenraum weiterhin gasdicht bleibt und somit eine für den Schweißprozess notwendige Schutzatmosphäre hält.
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2 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung 1 in Frontansicht. Die Schweißvorrichtung 1 weist, im hier dargestellten Ausführungsbeispiel, einen Griff 50 mit einer Betätigungseinheit 60 auf. Die Betätigungseinheit 60 kann zur Steuerung der Schweißvorrichtung 1 verwendet werden. Es ist aber auch denkbar, dass die Schweißvorrichtung über andere interne und/oder externe Vorrichtungen gesteuert wird. Der Griff 50 der Schweißvorrichtung 1 kann die für den Schweißprozess notwendigen Komponenten enthalten. Unteranderem die Elektronik, ein Schutzgasreservat sowie das Schweißmaterial. Der Griff 50 kann aber auch als Anschlussstation für extern zugeführte, für den Schweißprozess notwendige Komponenten verwendet werden. Die Schweißvorrichtung 1 weist ferner zwei Beleuchtungseinrichtungen 34, insbesondere LED-Lichtquellen, im oberen Bereich der Schweißkammer auf. In der in der 2 dargestellten beispielhaften Ausführungsform ist die Gehäuseöffnung 32 mit einem Klappdeckel 40 verschließbar ausgebildet. Der Klappdeckel kann dabei einen Sicherungsverschluss 41 aufweisen. Der Sicherungsverschluss 41 kann als Druck- und/oder Schraubverschluss ausgebildet sein. Selbstverständlich ist auch ein anderer Verschlussmechanismus denkbar.
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In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform kann die mindestens eine Öffnung der Schweißvorrichtung 1 einen Klappdeckel aufweisen. Der Klappdeckel kann dabei teilweise oder komplett transparent ausgebildet sein. Es ist aber auch denkbar, dass der Deckel zum Verschließen der mindestens einen Öffnung der Schweißvorrichtung aus einer Kombination aus Klapp- und Schiebdeckel gebildet ist.
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Um die beiden Enden der zu verschweißenden Gegenstände 15, 25 an der orbitalen Schweißlinie 30 der Schweißvorrichtung 1 möglichst präzise und schnell auszurichten, wird bei der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen eine Lichtquelle in das Innere der Schweißkammer, vorzugsweise im oberen Bereich in der Nähe der Gehäuseöffnung 32 anzubringen. Durch diese interne Beleuchtungseinrichtung kann das Innere der Schweißvorrichtung 1 optimal ausgeleuchtet und somit problemlos eingesehen werden. Durch die Positionierung der Beleuchtungseinrichtung im Bereich der Öffnung, ist diese leicht zugänglich und kann, bei eventueller Verschmutzung oder im Falle eines Ausfalls, mit geringem Aufwand gereinigt oder ausgetauscht werden. Außerdem wird bei einer solchen Anordnung die Schweißkammer in Sichtrichtung, also von der Gehäuseöffnung 32 aus in Richtung des zentralen Schweißbereichs, beleuchtet, was ein Blenden des Benutzers durch die Beleuchtungseinrichtung ausschließt. Das Ausrichten der beiden zu verschweißenden Gegenstände 15, 25 an der orbitalen Schweißlinie 30 ist damit schneller und präziser möglich. Zudem entfallen zusätzliche, teils unhandliche Hilfsvorrichtungen, wie Taschenlampen oder andere externe Lichtquellen, um den inneren Bereich der Schweißkammer auszuleuchten.
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In einer weiteren nicht dargestellten Realisierung kann die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung 1 Spiegel und/oder Markierungen im Inneren der Schweißkammer aufweisen. Diese Markierungen und/oder Spiegel dienen dazu, die beiden zu verschweißenden Gegenstände 15, 25 noch genauer und einfacher zueinander und zur Schweißvorrichtung 1 auszurichten. Die Markierungen können dabei auch auf den Spiegeln angeordnet sein und durch verschiedene Formen und Farben die Position der zu verschweißenden Gegenstände aufzeigen.
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Einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform zu Folge, weist die Schweißvorrichtung 1 eine Laserstrahleinrichtung innerhalb der Schweißkammer auf, die dazu ausgebildet ist, die oben beschriebenen Markierungen auf individuelle Art und Weise auf die Innenwände des Gehäuses 2 und/oder die Spiegel und /oder die zu verschweißenden Gegenstände zu projizieren. Dadurch lassen sich die beiden zu verschweißenden Gegenstände 15, 25 in besonders einfacher Art und Weise zueinander und zur Schweißvorrichtung 1 ausrichten.
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Weitere nicht dargestellte Sensorelemente können in einer weiteren Ausführungsform die Laserstrahlen der Laserstrahleinrichtung dazu ausnutzen, die Positionierung der beiden zu verschweißenden Gegenstände 15, 25 digital zu erfassen und die Ausrichtung digital zu unterstützen. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Schweißvorrichtung über zusätzliche, nicht dargestellte Ausgabeeinrichtungen verfügt und über diese die Position der beiden zu verschweißenden Gegenstände ausgibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schweißvorrichtung
- 2
- Gehäuse
- 10
- erster Klappbügel
- 11
- erste Seitenwand
- 12.1
- Klemmstück
- 12.2
- Klemmstück
- 13
- erstes Schwenklager
- 15
- zu verschweißender Gegenstand
- 16
- erste Aussparung
- 17
- erste Öffnung
- 18
- Bügelverschluss
- 20
- zweiter Klappbügel
- 21
- zweite Seitenwand
- 22.1
- Klemmstück
- 22.2
- Klemmstück
- 23
- zweites Schwenklager
- 25
- zu verschweißender Gegenstand
- 26
- zweite Aussparung
- 27
- zweite Öffnung
- 30
- Schweißlinie
- 32
- Gehäuseöffnung
- 33
- Schiebedeckel
- 34
- Beleuchtungseinrichtung
- 36
- transparenter Bereich
- 40
- Klappdeckel
- 50
- Griff
- 60
- Betätigungseinheit