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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung für ein Rohr oder Profil zur Bearbeitung an einer Werkzeugmaschine, wobei die Spanneinrichtung einen nicht-rotierbaren Teil und einen rotierbaren Teil zum Spannen des Rohrs oder Profils aufweist, wobei der rotierbare Teil Folgendes aufweist:
- a) Ein Spannfutter mit einer ersten Spannbacke und einer zweiten Spannbacke zum Spannen des Rohrs oder Profils;
- b) einen ersten Zylinder zum Spannen der ersten Spannbacke;
- c) eine erste Messeinrichtung zum mittelbaren oder unmittelbaren Bestimmen der Position der ersten Spannbacke;
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Werkzeugmaschine mit einer solchen Spanneinrichtung.
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Es ist bekannt, eine Werkzeugmaschine mit einer Spanneinrichtung vorzusehen, um ein Rohr oder Profil zu spannen, das an der Werkzeugmaschine bearbeitet wird. Um ein schnelles, automatisiertes Spannen zu ermöglichen, ist zumindest eine Spannbacke eines Spannfutters pneumatisch oder hydraulisch mit einem ersten Zylinder bewegbar.
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Das Spannfutter befindet sich am rotierbaren Teil der Spanneinrichtung. Während der Bearbeitung des Rohrs oder Profils ist es daher schwer, festzustellen, ob das Spannfutter geschlossen ist und das Rohr oder Profil zuverlässig spannt.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Spanneinrichtung bereit zu stellen, die eine Überwachung des Schließzustands eines Spannfutters der Spanneinrichtung ermöglicht. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugmaschine mit einer solchen Spanneinrichtung bereit zu stellen.
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Beschreibung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine eingangs genannte Spanneinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 19. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen wieder.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird somit gelöst durch eine Spanneinrichtung für ein Rohr oder ein Profil zur Bearbeitung an einer Werkzeugmaschine, wobei die Spanneinrichtung einen nicht-rotierbaren Teil und einen rotierbaren Teil zum Spannen des Rohrs oder Profils aufweist, wobei der rotierbare Teil Folgendes aufweist:
- a) Ein Spannfutter mit einer ersten Spannbacke und einer zweiten Spannbacke zum Spannen des Rohrs oder Profils;
- b) einen ersten Zylinder zum Spannen der ersten Spannbacke;
- c) eine erste Messeinrichtung zum mittelbaren oder unmittelbaren Bestimmen der Position der ersten Spannbacke;
wobei am Übergang zwischen dem nicht-rotierbaren Teil und dem rotierbaren Teil eine induktive Energie- und Datenübertragungseinrichtung vorgesehen ist, um sowohl die erste Messeinrichtung vom nicht-rotierbaren Teil aus mit elektrischer Spannung zu versorgen als auch von der ersten Messeinrichtung gemessene Daten an den nicht-rotierbaren Teil zu übertragen.
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Erfindungsgemäß ist somit eine erste Messeinrichtung vorgesehen, die die Position der ersten Spannbacke bestimmt. Die Spannungsversorgung der ersten Messeinrichtung erfolgt über eine induktive Energie- und Datenübertragungseinrichtung. Die von der ersten Messeinrichtung gemessenen Daten werden ebenfalls über die induktive Energie- und Datenübertragungseinrichtung übertragen, in diesem Fall zurück an den nicht-rotierbaren Teil der Spanneinrichtung. Die induktive Energie- und Datenübertragungseinrichtung ermöglicht eine berührungsfreie Energie- und Datenübertragung zwischen dem drehbaren und dem nichtdrehbaren Teil der Spanneinrichtung. Hierdurch wird eine wartungsarme und verschleißfreie Überwachung des Zustands des Spannfutters ermöglicht.
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Die induktive Energie- und Datenübertragungseinrichtung kann zumindest eine kreisförmige Leiterschleife und eine Leseeinrichtung mit einem Lesekopf aufweisen, wobei der Lesekopf axial mit der Leiterschleife fluchtet.
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Vorzugsweise weist die induktive Energie- und Datenübertragungseinrichtung zwei zentrisch zueinander verlaufende kreisförmige Leiterschleifen und eine Leseeinrichtung mit zwei Leseköpfen auf, wobei die Leseköpfe jeweils axial mit den Leiterschleifen fluchten.
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Die induktive Energie- und Datenübertragungseinrichtung kann einen Kreisring aufweisen, auf dem die kreisförmige(n) Leiterschleife(n) angeordnet ist/sind.
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Weiter bevorzugt ist/sind die Leiterschleife(n) am rotierbaren Teil und die Leseeinrichtung am nicht-rotierbaren Teil angeordnet. Dies ermöglicht einen konstruktiv besonders einfachen Aufbau der Spanneinrichtung.
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Die erste Messeinrichtung kann zur berührungslosen Messung der Stellung des ersten Zylinders ausgebildet sein. Die erste Messeinrichtung kann dazu einen magnetischen Ring am Kolben des ersten Zylinders und einen Sensor am Zylindergehäuse des ersten Zylinders zur Erfassung der Position des magnetischen Rings aufweisen.
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Vorzugsweise weist die Spanneinrichtung einen zweiten Zylinder zum Spannen der zweiten Spannbacke auf.
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Um eine gleichzeitige Bewegung der ersten und zweiten Spannbacke sicherzustellen, kann die Bewegung der ersten Spannbacke über eine erste Kupplungsvorrichtung mit der Bewegung der zweiten Spannbacke mechanisch gekoppelt sein, sodass die Spannbewegungen der ersten Spannbacke und der zweiten Spannbacke synchron erfolgen und das Rohr oder Profil zentrisch gespannt wird.
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In einer Variante dieser ersten Kupplungsvorrichtung weist diese ein erstes Ringsegment mit Anbindungspunkten für die erste Spannbacke und die zweite Spannbacke auf.
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Um Ölleckagen zu vermeiden, können der erste Zylinder und der zweite Zylinder in Form von Pneumatikzylindern ausgebildet sein.
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In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist die Spanneinrichtung eine dritte Spannbacke und einen dritten Zylinder zum Spannen der dritten Spannbacke auf.
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Die Spanneinrichtung kann dabei eine zweite Messeinrichtung zum mittelbaren oder unmittelbaren Bestimmen der Position der dritten Spannbacke aufweisen, wobei die induktive Energie- und Datenübertragungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die zweite Messeinrichtung vom nicht-rotierbaren Teil aus mit elektrischer Spannung zu versorgen und von der zweiten Messeinrichtung gemessene Daten an den nicht-rotierbaren Teil zu übertragen.
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Die zweite Messeinrichtung kann baugleich zur ersten Messeinrichtung ausgebildet sein. Die zweite Messeinrichtung kann dabei einen magnetischen Ring am Kolben des dritten Zylinders und einen Sensor am Zylindergehäuse des dritten Zylinders zur Erfassung der Position des magnetischen Rings aufweisen.
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Weiter bevorzugt ist der dritte Zylinder in Form eines Pneumatikzylinders ausgebildet.
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Die Spanneinrichtung kann eine vierte Spannbacke und einen vierten Zylinder zum Spannen der vierten Spannbacke aufweisen. Die Spannbacken können jeweils paarweise angeordnet und angesteuert sein. Vorzugsweise bildet dabei die erste Spannbacke mit der zweiten Spannbacke ein erstes Spannbackenpaar und die dritte Spannbacke bildet mit der vierten Spannbacke ein zweites Spannbackenpaar.
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Die dritte Spannbacke kann über eine zweite Kupplungsvorrichtung mit der Bewegung der vierten Spannbacke gekoppelt sein, sodass die Spannbewegungen der dritten Spannbacke und der vierten Spannbacke synchron erfolgen.
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Die zweite Kupplungsvorrichtung kann baugleich zur ersten Kupplungsvorrichtung ausgebildet sein. Die zweite Kupplungsvorrichtung kann ein zweites Ringsegment mit Anbindungspunkten für die dritte Spannbacke und die vierte Spannbacke aufweisen.
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Der vierte Zylinder kann in Form eines Pneumatikzylinders ausgebildet sein.
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Die Zylinder der Spanneinrichtung sind vorzugsweise axialsymmetrisch zur Längsachse, also der Rotationsachse des drehbaren Teils der Spanneinrichtung, angeordnet und/oder ausgebildet. Die Zylinder der Spanneinrichtung sind alternativ oder zusätzlich dazu vorzugsweise gleich ausgebildet.
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Die Spanneinrichtung kann dazu ausgebildet sein, das Rohr oder Profil axial unverschiebbar zu halten. Alternativ dazu kann das Spannfutter in Form eines Durchschiebefutters ausgebildet sein, bei dem die Spannbacken an ihrem freien Ende jeweils eine Rolle aufweisen, um das Rohr oder Profil axial im Spannfutter verschieben zu können.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Werkzeugmaschine mit einem Werkzeug zur Bearbeitung von Rohren oder Profilen, wobei die Werkzeugmaschine eine hier beschriebene erste Spanneinrichtung aufweist.
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Die Werkzeugmaschine kann dabei eine axial verschiebbare Vorschubstation aufweisen, wobei die Vorschubstation die erste Spanneinrichtung aufweist, in der das Rohr oder Profil axial unverschiebbar gehalten ist und die Werkzeugmaschine im Bereich des Werkzeugs eine zweite Spanneinrichtung mit einem Durchschiebefutter aufweist.
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Das Werkzeug kann in Form eines Laserbearbeitungswerkzeugs ausgebildet sein.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine isometrische Ansicht des rotierbaren Teils einer Spanneinrichtung mit vier Spannbacken;
- 2 zeigt eine Seitenansicht der Spanneinrichtung gemäß 1, wobei ein nicht-rotierbarer Teil der Spanneinrichtung schematisch ergänzt ist;
- 3 zeigt einen Teil einer induktiven Energie- und Datenübertragungseinrichtung der Spanneinrichtung gemäß 1;
- 4 zeigt eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung eines Rohrs oder Profils, das von zwei Spanneinrichtungen jeweils endseitig gehalten werden kann, wobei eine Spanneinrichtung gemäß der Spanneinrichtung in 1 ausgebildet ist.
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1 zeigt eine Spanneinrichtung 610, genauer gesagt einen rotierbaren Teil 612 der Spanneinrichtung 610. Der rotierbare Teil 610 weist ein Spannfutter 614 auf. Das Spannfutter 614 weist hierzu eine erste Spannbacke 616, eine zweite Spannbacke 618, eine dritte Spannbacke 620 und eine vierte Spannbacke 622 auf. Die erste Spannbacke 616 liegt vorzugsweise der zweiten Spannbacke 618 gegenüber. Die dritte Spannbacke 620 liegt vorzugsweise der vierten Spannbacke 622 gegenüber. Die Spannbacken 616, 618, 620, 622 weisen an ihrem freien Ende jeweils eine Rolle 624a-d auf. Das Spannfutter 614 ist hierdurch in Form eines Durchschiebefutters ausgebildet, bei dem ein Rohr oder Profil radial unbeweglich, aber axial verschiebbar gehalten ist.
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Die erste Spannbacke
616 ist über eine mechanische erste Kupplungsvorrichtung mit der zweiten Spannbacke
618 gekoppelt. Die dritte Spannbacke
620 ist über eine mechanische zweite Kupplungsvorrichtung mit der vierten Spannbacke
622 gekoppelt. Die Spannbacken
616,
618,
620,
622 sind somit jeweils paarweise zwangsgekoppelt, um ein zentrisches Spannen des Spannfutters
614 zu ermöglichen. Die mechanische Kopplung der Spannbacken
616,
618,
620,
622 ist insbesondere in
CN 207521898 U beschrieben, deren Inhalt vollinhaltlich in die vorliegende Beschreibung aufgenommen wird.
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2 zeigt die Spanneinrichtung 610 gemäß 1 in einer Seitenansicht. Aus 2 ist ersichtlich, dass die erste Spannbacke 616 mittels eines ersten Zylinders 626, hier in Form eines Pneumatikzylinders, bewegbar ist. Ein dritter Zylinder 628 dient der Bewegung der dritten Spannbacke 620. Ein zweiter Zylinder zur Bewegung der zweiten Spannbacke 618 (siehe 1) und ein vierter Zylinder zur Bewegung der vierten Spannbacke 622 sind in 2 verdeckt. Der zweite Zylinder und der vierte Zylinder sind axialsymmetrisch bezüglich einer Längsachse 630 der Spanneinrichtung 610 zu dem ersten Zylinder 626 bzw. dem dritten Zylinder 628 angeordnet.
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Um die Bewegung der ersten Spannbacke 616 und der mit der ersten Spannbacke 616 gekoppelten zweiten Spannbacke 618 (siehe 1) zu ermitteln, ist am ersten Zylinder 626 eine erste Messeinrichtung 632 vorgesehen. Die erste Messeinrichtung 632 weist einen gestrichelt angedeuteten magnetischen Ring 634 am Kolben des ersten Zylinders 626 auf. Weiterhin weist die erste Messeinrichtung 632 einen Sensor 636 auf, der auf dem Gehäuse des ersten Zylinders 626 angeordnet ist. Der Sensor 636 misst die Lage des Kolbens des ersten Zylinders 626. Aus dieser Information kann auf die Position der ersten Spannbacke 616 und der zweiten Spannbacke 618 geschlossen werden.
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Um die Bewegung der dritten Spannbacke 620 und mit der dritten Spannbacke 620 gekoppelten vierten Spannbacke 622 zu ermitteln, ist am dritten Zylinder 628 eine zweite Messeinrichtung 638 vorgesehen. Die zweite Messeinrichtung 638 weist einen gestrichelt angedeuteten magnetischen Ring 640 am Kolben des dritten Zylinders 628 auf. Weiterhin weist die zweite Messeinrichtung 638 einen Sensor 642 auf, der auf dem Gehäuse des dritten Zylinders 628 angeordnet ist. Der Sensor 642 misst die Lage des Kolbens des dritten Zylinders 628. Aus dieser Information kann auf die Position der dritten Spannbacke 620 und der vierten Spannbacke 622 geschlossen werden.
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Die Messeinrichtungen 632 und 638 werden über eine induktive Energie- und Datenübertragungseinrichtung 644 mit Spannung versorgt. Dem rotierbaren Teil 612 axial gegenüberliegend weist die induktive Energie- und Datenübertragungseinrichtung 644 dabei an einem nicht-rotierbaren Teil 646 eine Leseeinrichtung 648 mit Leseköpfen 650a, b auf. Anstelle mehrerer Leseköpfe 650a, b kann auch nur ein Lesekopf 650a, b vorgesehen sein. Über die Leseeinrichtung 648 erfolgt sowohl die Spannungsversorgung der Messeinrichtungen 632, 638 als auch das Auslesen der von den Messeinrichtungen 632, 638 gemessenen Daten. Diese Daten werden drahtlos oder drahtgebunden an eine Steuerung 652 übertragen. Die Steuerung 652 ist somit in der Lage, die Position der Spannbacken 616, 618, 620, 622 zu bestimmen. Mithin ist die Steuerung 652 in der Lage, zu bestimmen, ob das Spannfutter 614 zuverlässig gespannt ist.
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3 zeigt einen Ausschnitt des rotierbaren Teils 612 der Spanneinrichtung 610 mit einem Kreisring 654. Der Kreisring 654 kann einen platinenförmigen Grundkörper aufweisen. Auf dem Kreisring 654 sind kreisförmige Leiterschleifen 656a, b angeordnet. Anstelle mehrerer Leiterschleifen 656a, b kann auch nur eine Leiterschleife 656a, b vorgesehen sein. Die Leiterschleifen 656a, b sind mit den Leseköpfen 650a, b (siehe 2) induktiv gekoppelt und mit den Messeinrichtungen 632, 638 mittelbar oder unmittelbar verbunden, um Energie und Daten zwischen den Messeinrichtungen 632, 638 und der Steuerung 652 (siehe 2) zu übertragen.
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4 zeigt eine Werkzeugmaschine 658 zur Bearbeitung eines strichpunktiert angedeuteten Rohrs 660 oder Profils. Das Rohr 660 ist durch die Spanneinrichtung 610 und eine weitere Spanneinrichtung 662 gehalten. Die weitere Spanneinrichtung 662 ist baugleich zur Spanneinrichtung 610 ausgebildet, weist jedoch keine Rollen 624a-d auf, sodass das Rohr 660 durch die weitere Spanneinrichtung 662 axial unverschiebbar gehalten ist. Die weitere Spanneinrichtung 662 ist an einer axial bewegbaren Vorschubstation 664 angeordnet. Zur Bearbeitung des Rohrs 660 weist die Werkzeugmaschine 658 ein Werkzeug 666, hier in Form eines Laserbearbeitungswerkzeugs, auf.
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Unter Vornahme einer Zusammenschau aller Figuren der Zeichnung betrifft die Erfindung zusammenfassend eine Spanneinrichtung 610, die einen rotierbaren 612 und einen nicht-rotierbaren Teil 646 aufweist. Am rotierbaren Teil 612 ist ein Spannfutter 614 angeordnet, dessen Stellung durch eine Messeinrichtung 632, 638 ermittelbar ist. Die Messeinrichtung 632, 638 ist mittels einer Energie- und Datenübertragungseinrichtung 644 induktiv mit Betriebsspannung versorgbar. Die von der Messeinrichtung 632, 638 ermittelten Daten sind über die Energie- und Datenübertragungseinrichtung 644 induktiv an den nicht-rotierbaren Teil 646 der Spanneinrichtung 610 übertragbar. Ein Teil der Energie- und Datenübertragungseinrichtung 644 in Form von Leiterschleifen 656a, b kann am rotierbaren Teil 612 der Spanneinrichtung 610 angeordnet sein, ein weiterer Teil in Form von Leseköpfen 650a, b am nicht-rotierbaren Teil 646 der Spanneinrichtung 610. Die Messeinrichtung 632, 638 ist vorzugsweise an einem Zylinder 626, 628 angeordnet, der eine Spannbacke 616, 618, 620, 622 des Spannfutters 614 betätigt.
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Bezugszeichenliste
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- 610
- Spanneinrichtung;
- 612
- rotierbarer Teil der Spanneinrichtung;
- 614
- Spannfutter;
- 616
- erste Spannbacke;
- 618
- zweite Spannbacke;
- 620
- dritte Spannbacke;
- 622
- vierte Spannbacke;
- 624a-d
- Rollen;
- 626
- erster Zylinder;
- 628
- dritter Zylinder;
- 630
- Längsachse der Spanneinrichtung;
- 632
- erste Messeinrichtung;
- 634
- magnetischer Ring;
- 636
- Sensor;
- 638
- zweite Messeinrichtung;
- 640
- magnetischer Ring;
- 642
- Sensor;
- 644
- induktive Energie- und Datenübertragungseinrichtung;
- 646
- nicht-rotierbarer Teil der Spanneinrichtung;
- 648
- Leseeinrichtung;
- 650a, b
- Leseköpfe;
- 652
- Steuerung;
- 654
- Kreisring;
- 656a, b
- Leiterschleifen;
- 658
- Werkzeugmaschine;
- 660
- Rohr;
- 662
- weitere Spanneinrichtung;
- 664
- Vorschubstation;
- 666
- Werkzeug.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 207521898 U [0031, 0034]
- CN 207521891 U [0031]
- CN 207521729 U [0031]
- CN 206677411 U [0031]
- CN 107790904 A [0031]
