DE2431784A1

DE2431784A1 - Kabelfuehrungsrolle und lagerungskonstruktion fuer dieselbe zum auslegen von kabeln

Info

Publication number: DE2431784A1
Application number: DE2431784A
Authority: DE
Inventors: Myrl Eugene Orme
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1973-09-24
Filing date: 1974-07-02
Publication date: 1975-04-03
Also published as: FR2257530A1; DE2431784C3; IT1021138B; US3902701A; GB1442486A; JPS5754439B2; JPS5059650A; FR2257530B1; DE2431784B2

Description

Patentanwälte 2 4 3 1 7 8 A

Dipl. Ing. Karl A. Brose Dipl.lng. D. KarlBrose

D-8023 München-Pullach Wi«MrSfr.2,T.MdK.7930570.79317S2

vl/sta/Pz München-Pullach, 1. Juli 197¹»

5135-A

THE BENDIX CORPORATION, Executive Office, Bendix Center, Southfield. Michigan 48075, USA

Kabelführungsrolle und Lagerungskonstruktion für dieselbe zum Auslegen von Kabeln.

Die Erfindung betrifft eine Kabelführungsrolle und eine Lagerungskonstruktion für dieselbe.

j Es gibt eine Reihe von An.wendungsfällen für eine Haspel- oder Auslegemaschine, die in Verbindung mit einer Vorrichtung verwendet wird, die am Ende eines Kabels von einer Plattform hängt j oder am Ende von derselben abgesenkt wird, wie beispielsweise ' der Plattform eines Schiffes oder eines Helikopters. Im Falle einer Vorrichtung, die von einem Helikopter herabhängt, kann es bedeutungsvoll werden, daß der Winkel erfaßt wird, mit welchem das Kabel den Haspelmechanismus verläßt, und daß man diesen Winkel als Eingangsgröße für die Steuereinrichtungen des Helikopters verwendet, um dadurch den Helikopter über der aufgehängten Vorrichtung schwebend zu halten. Es werden bereits Kabelwinkel-Abtaster in Form von Rollen verwendet, die in Berührung mit dem · Kabel gehalten werden. Hiermit läßt sich einigermaßen zufriedenstellend arbeiten, es wird jedoch dabei der Verschleiß bzw. die Reibung am Kabel erhöht. Auch die Verlegungsrolle selbst wurde so ausgeführt, daß sie sich nur in einer Ebene drehte, und da diese in Verbindung mit einem Horizontal-Windenmechanismus verwendet wird, der an der Trommel angeordnet ist bzw. dieser zugeordnet ist, kann sich der Berührungswinkel des Kabels mit der

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Rolle, wenn dieses den Horizontalwindennechanisnus v^rläP-t, so stark schwanken, daß ein erheblicher zusätzlicher Yernchlei" 'ler, ί Kabels verursacht vrird. Bei neueren Anwendunpillen für H=>srel- ! maschinen wurden die Haspelgeschwindigkeiten und die Liin^e Hen gewickelten oder ausgelegten Kabels erhöht, so daß die ^eibun^· bzw. der Verschleiß und das Problem vergrößert vmrden, die sich aus der Fehlausrichtung des Kabels zur Trommel ergeben, wobei rin hier angesprochene Problem sehr schwerwiegend sein kann.

Bei einem Haspelbetrieb mit großer Geschwindigkeit wurde festgestellt, daß die Abnutzung oder der Verschleiß von sowohl der. Kabel, als auch dem Plansch der Verlegungs- oder Auslep-erolle sehr erheblich war, und zwar wenigstens zum Teil aufgrund ^_er großen Einlaufwinkel bei der Annäherung des Kabels an die Rolle, wenn der Horizontalwindenmechanismus das Kabel nahe den äußeren Kanten der Haspel wickelt. Um dieses Problem zu lösen, wurde erfindungsgemäß eine Aufhängungseinrichtung für die Verlerunrsrolle.geschaffen, welche die Möglichkeit schafft, daß die Rolle dem Einlaufwinkel oder Auslaufwinkel des Kabels zu oder von der Haspel folgt« Da die Plattform des Fahrzeugs ebenfalls nicht senkrecht zum Kabel verlaufen kann, wenn dieses von derselben herabhängt, ist es auch wünschenswert, daß die Aufhängungseinrichtung die Möglichkeit .schafft, daß die Verlegungsrolle oder -scheibe diesem Winkel folgt. Es wurde somit eine kardanische Aufhängungseinrichtung entwickelt, die die Möglichkeit schafft, daß die Verlegungsrolie in jeder von drei Ebenen einen Winkel sucht, in dem die Kraftkomponenten senkrecht zur momentanen Bewegungsrichtung des Kabels minimal gehalten werden. Dies wird dadurch erreicht, daß man die Lagerung oder Gabel für Auslep- oder Verlegungsrollen an einer verschwenkbaren Lagerungseinrichtung befestigt, wobei ein erstes Lagerpaar die Möglichkeit schafft daß sich die Rolle um eine Achse drehen kann, die sich im wesentlichen zur Mittellinie des Kabels hin erstreckt, wenn dieses oben auf der Rolle läuft, und zwar entweder zum Horizontalwindenmechanismus oder von diesem weg. Ein zweites Gelenk ermöglicht eine

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Drehung um eine Achse, die sich im wesentlichen zur Mittellinie des Kabels hin erstreckt» wenn dieses die Rolle zur aufgehängten Vorrichtung hin verläßt, und schließlich wird durch ein drittes Helenk eine Drehung senkrecht zu den ersten zwei Achsen ermöglicht.

Da die Lagerungseinrichtung für-die Verlegungsrolle kardanisch ausgebildet ist, um dem Kabelwinkel zu folgen, wird es möglich, von der Tatsache Gebrauch zu machen, daß die Stellungen der Teile der Lagerungseinrichtung direkt auf den Kabelwinkel bezogen sind, so daß dadurch die Notwendigkeit von kabelberührenden Rollen für die Abtastung des Kabelwinkels vermieden wird. Erfindungsgemaß gelangen Polgeglieder in Form von drehbaren linearen Umwandlern zur Anwendung, die derart angeordnet sind, daß sie die Bewegung um zwei der drei Drehachsen abtasten. Jeder Unwandler ist so ausgelegt, daß er bei null keine Ausgangsspannung erzeugt, wobei die Phase und die Größe der Ausgangsgröße von der Richtung und von der Größe der Abweichung der Lagerungseinrichtung von einer Nullposition abhängig sind.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Lagerungseinrichtung gelangt für eine Bewegung in allen drei Dimensionen ein Kugelgelenk mit einer Kugel in Verbindung mit einer Lampen- und Photozellenanordnung zur Anwendung, wobei eine Lampe an der Rollen-Gabel angeordnet ist, und wobei die Vieraehsen-Photozelle an der Lagerungseinrichtung-angeordnet ist. Wenn das Kabel die Rolle die Gabel aus einer Nullposition herausdrückt, so wird die Lampe auf einen der getrennten Photozellen-Quadranten gerichtet, so daß dadurch ein Steuersignal erzeugt wird, dessen Polarität und Größe kennzeichnend für die Richtung und die Größe der Abweichung der Rolle aus der Nullposition sind,

V/eitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung. Es zeigen:

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Pig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer kardanischen Rollenlagerung, die nach der Erfindung ausgebildet ist;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung nach der Linie 2-2 der Vorrichtung von Figur 1;

Figi 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausfuhrungsform nach der Erfindung; und

Fig. 4 eine teilweise Schnittdarstellung nach der Linie 4 - Ί der Vorrichtung von Figur 3.

Gemäß Figur 1 ist eine Verlegungsrolle oder -scheibe 10 in einem gabelförmigen Teil 12 gelagert, welches an einer Lagerungskonstruktion, die allgemein mit 1*1 bezeichnet 1st, befestigt ist. Ein ünterwasserwandler oder eine Instrumentenanordnung wird am unteren Ende eines Kabels 16 ins V/asser gehängt, wobei dieses Kabel um die Scheibe oder Rolle 10 zu einem Horizontalwindenmechanismus (nicht gezeigt) läuft. Die Horizontalwinde, die aus irgendeiner der verschiedenen verfügbaren bekannten Vorrichtungen bestehen kann» wickelt das Kabel 16 auf eine Kabeltrommel (ebenfalls nicht gezeigt), die ebenfalls herkömmlich ausgeführt sein kann oder ist.

Die Gabel 12 ist in einem Lagerpaar 18, 20 gelagert und zwar derart, daß sie sich frei um eine Achse 21 drehen kann, wobei diese Achse mit der Nut oben auf der Rolle 10 direkt ausgerichtet ist, wie dies veranschaulicht ist. Eine Bewegung um diese Achse wird von der Gabel 12 über einen Stift 22 auf einen Arm 2h übertragen, der an der Mittelwelle eines drehbaren linearen Um- Wandlers 26 befeatigt ist. Die Gabel 12 und ein Teil der Lage- rungevorriohtung Ik sind auch um eine vertikale Achse schwenkbar, die durch die Mittellinie eines Stiftes 28 verläuft, der durch einen Lagerblock 29 reicht und ebenfalls durch ein ungefähr tas-

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; senförmiges Abstützlagerteil 30, welches die untere Abstützung für eine Reihe von Lagern 32 bildet. Diese Anordnung ermöglicht eine Bewegung der Rolle 10, der Gabel 12 und eines Teiles der

' Lagerungsvorrichtung 14 um den Stift 28, wenn der Lagerblock 29 sich auf den Lagern 32 dreht. Eine zweite Anordnung von Lagern 33 sorgt für eine relative· Bewegung zwischen dem Stift 28 und dem Abstützteil 30.

Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung gemäß der Linie 2-2 von ^pigur 1 und veranschaulicht die Konstruktion, durch welche die Rolle 10 die Möglichkeit erhält, sich mit der Gabel 12 um eine horizontale Achse 44 zu drehen. Die Lagerung der Gabel 12 durch das Teil 14 über die Lager 18 und 20 ist nur in Figur 1 gezeigt. Der Lagerblock 29 läuft auf den Lagern 32, und das Lagerabstützteil 30 ist gemäß dieser Darstellung mit seitlich abstehenden Armen 30a und 30b ausgestattet, die in einem Rahmen 34 vermittels Lagern 36 und 38 gehaltert sind. Mit einem Fortsatz des Armes 30a ist mittels eines Ringes oder einer Manschette 40 ein zweiter drehbarer linearer Umwandler 42 über Keilwelle verbunden, der auf eine Drehung der Rolle 10 um die Achse 44 anspricht und dabei ein elektrisches Signal erzeugt, welches sich mit der Richtung und dem Ausmaß der Abweichung der Rolle 10 von einer Nullage ändert.

Hinsichtlich der Betriebsweise der Vorrichtung von Figur 1 sei erwähnt, daß die hier gezeigte Anordnung in einer Rahmenkonstruktion gehaltert ist, die in Figur 2 mit dem Bezugszeichen 34 angedeutet ist. An diesem Rahmen ist normalerweise ein Horizontalwindenmeohanismus befestigt, der seinerseits die Aufwicklung und Abwicklung des Kabels l6 von einer herkömmlichen Trommel steuert. In Abhängigkeit von der Breite der Trommel und der geometrischen Gestalt der Rahmenkonstruktion kann der Horizontalwindenmechanismus, der auch während des AbwiekelVorganges arbeitet,» be-wirken, daß der Winkel des Kabels 16, wenn sich dieses der Rolle nähert, merklich von der Achse 2.1 abweicht. Bei einer praktischen Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung wurde

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festgestellt, daß dieser Winkel nicht ca. 7° auf jeder Seite der Linie überschreitet, die durch die Achse 21 wiedergegeben ist, jedoch ist auch dieser Winkel bereits groß genug, um eine merkliche Abnutzung zu. bewirken. Eine Bewegung um die vertikal verlaufende Achse, die sich zum größten Teil auf den Horizontalwindenmechanismus zurückführen läßt, ist nicht so bedeutsam, was die Steuerung der Fahrzeugplattform betrifft. Eine Bewegunr um die Achse 21, wie dies in Figur 2 gezeigt.ist, zeigt jedoch, daß sich die Plattform des Fahrzeugs nicht mehr direkt oberhalb der ! Lastvorrichtung am Ende-des Kabels 16 befindet, und daß das Kabel j nicht senkrecht bzw. vertikal nach unten Ifluft, sondern in einem Winkel. Dieser Abweichwinkel wird durch den drehbaren linearen Umwandler 26 erfaßt und es wird ein Signal erzeugt, welches sich mit der Richtung und dem Ausmaß der Abweichung von der Vertikalen ändert» und dieses Signal gelangt zum Navigationssystem des Fahrzeugs, mit der Plattform, um eine Korrektur einzuleiten. Das ' gleiche trifft auch im wesentlichen In Verbindung mit der Bewegung um die Achse 44 zu, was zu Ausgangssignalen aus dem Wandler 42 führt. Das Kabel 16 weicht normalerweise von der Vertikalen nicht um mehr als ca. 15° ab, und die Bewegung der zuvor beschriebenen verschiedenen Teile liegt normalerweise innerhalb dieses Bereiches.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung. In Figur 3 ist eine Rolle 50 gezeigt, und diese wird in einem gabelförmigen Teil 52 gehaltert, welches in einem Rahmen 54 mit Hilfe einer quer verlaufenden Welle 56 und einer Kugelgelenkkonstruktion 58 (in Fig. 4 gezeigt) gelagert ist. Das Kugelgelenkteil 58 ist an der Welle 56 befestigt. Das gabelförmige Teil 52 ist relativ zu dem KugeIgelenkteil 58 in der Ebene der Rolle 50 bewegbar, wie dies durch die Linien veranschaulicht ist» welche die Bewegung der Gabel 52 in Figur 3 anzeigen. Beim Betrachten der Kugelgelenkkonstruktion gemäß Figuren 3 und 4 wird ersichtlich» daß die Gabel 52 sich auch um eine Achse drehen kann, die mit 60 bezeichnet ist und die im wesentlichen die

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gleiche Achse ist, wie die in den Figuren 1 und 2 mit 21 bezeichnete Achse, Die Kugelgelenkkonstruktion ist auch so ausgeführt, daß eine Bewegung um eine Achse 62 möglich ist, die verti-

! kai durch die Kugelgelenkkonstruktion verläuft, und gerade diese i
Bewegung um diese Achse ermöglicht es, daß die Rolle der Bewegung des Kabels 6H folgen kann, wenn dieses durch den Horizontalwindenmechanismus gelenkt wird.

j Oben an· dem gabelförmigen Teil 52 oberhalb der Kugelgelenkkonstruktion 58 ist eine kleine Lampe 66 angebracht. Diese Lampe richtet einen Lichtstrahl zu einer Zweiachsen-Photozelle 68, die an der unteren Seite des Rahmenteiles 5^ befestigt ist. Um sowohl die Lampe 66, als auch die Photozelle 68 sauberzuhalten, sind beide Teile in einem flexiblen Balgteil 70 eingeschlossen, welches aus irgendeinem geeigneten flexiblen Material, wie beispielsweise synthetischem Gummi, bestehen kann. Dieser Balg 70 ist aufgeschnitten veranschaulicht, es sei jedoch erwähnt, daß das obere Ende desselben an der Bodenseite des rahmenförmigen Teiles ^k um die Photozelle 68 herum abgedichtet ist« Eine Photozelle, die zu diesem Zweck geeignet ist und gut arbeitet, ist vom Typ Pin Spot/8 D, die von'der Firma "United Dete-ctor Technology, Inc.", 1732 21st Street, Santa Monica, California 90¹IOM, hergestellt wird. Es sei hervorgehoben, daß die Kugelgelenkkonstruktion, die in den Figuren 3 und k gezeigt ist, im wesentlichen die gleiche Art des Schwenkbetriebes wie diejenige gemäß der Konstruktion der Figuren 1 und 2 ermöglicht.

Wenn die Rolle 50 in ihrer eigenen Ebene bewegt wird, wie dies in Figur 3 gezeigt ist, so führt die Lampe 66 eine direkte entsprechende Bewegung aus, und der von dieser erzeugte Lichtpunkt fällt auf die Photozelle 68, und zwar in einer neuen Lage, die von der Nullage abliegt. Die Photozelle, die vier Quadranten besitzt und die elektriaeh so geschaltet ist, daß ihre Ausgangsgröße in einer gewünschten Proportionalität zum Abstand des Licht Punktes vom Zentrum der Zelle schwankt, erzeugt dadurch ein Signa

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welches die Bewegungsrichtung und die Größe der Bewegung von der Nullposition weg wiedergibt. Eine vollständig analoge Ausgangsgröße ergibt sich aus der Bewegung der Rolle um die Achse 60, wobei die Photozelle erneut auf die Bewegung des Lichtstrahles anspricht, der von der Lampe 66 stammt, und eine Ausgangsgröße erzeugt, die sowohl die Richtung, als auch die Größe der Bewegung von der Nullposition weg wiedergibt. Eine Drehung um die vertikale Achse 62 führt jedoch, wenn nicht diese Bewegung zum gleichen Zeitpunkt durch eine Bewegung um eine andere Achse begleitet wird, zu keiner Änderung der Position des Lichtstrahles und auch zu keiner Ausgangsgröße aus der Photozelle.

Obwohl nur zwei Ausführungsbeispiele beschrieben und veranschaulicht sind, ist es für den Fachmann ersichtlich, daß Abxvandlungen und Abänderungen durchgeführt werden können, die in den Rahmen der Erfindung fallen. So kann beispielsweise der drehbare lineare Wandler, der eine Wechselstromausgangsgröße erzeugt, auch durch andere Typen Wechselstrom- oder Oleichstromsignale erzeugender Vorrichtungen ersetzt werden, wobei die einfachste Ausführung einer solchen Vorrichtung aus einem Potentiometer besteht* In elrigen Anwendungsfällen und Installationen kann auch nur ein elektrisches Ansprechverhalten in einer Bewegungsebene benötigt werden. Die Bewegungsgröße, die hier angesprochen wurde, beschränkte sich auf einen Kegel des Kabelwinkels, der von der Vertikalen ca. 15° betrug, es sind jedoch auch größere oder kleinere Winkel bei irgendeinem speziellen Anwendungsfall oder irgendeiner speziellen Installation möglich.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in der Zeichnung veranschaulichten Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Kabelfuhrungsrolle und Lagerungskonstruktion für dieselbe, insbesondere zum Auslegen von Kabeln, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Merkmale und Einrichtungen vorgesehen sind: ein Rahmen (34; 5*0 und eine, erste Lagereinrichtung (30; 56) in dem Rahmen (34; 54) und Einrichtungen (30a, 30b, 36, 38), die eine Verschiebung der Rolle (10; 50) in ihrer eigenen Ebene ermöglichen; eine zweite Lagereinrichtung (12, 14, 29; 52, 58), die an der ersten Lagereinrichtung (3O; 56) getragen ist und Vorrichtungen (18, 20, 28; 58) enthält, die eine Verschiebung der Rolle in einer zweiten Ebene ermöglichen, die senkrecht zur erstgenannten Ebene verläuft, und ebenso eine Bewegung in einer dritten Ebene ermöglichen, die senkrecht zu sowohl der ersten, als auch der zweiten Ebene verläuft, wobei die zweite Lagereinrichtung (12, 14, 29; 52, 58) aus einem gabelförmigen Teil (12; 52) besteht, welches die Rolle (10; 50) haltert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lagereinrichtung (52, 58) ein Kugelgelenk (58) zwischen der ersten Lagereinrichtung (56) und dem gabelförmigen Teil (52) umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rahmen (54) und an dem gabelförmigen Teil (52) eine photoelektrische Einrichtung (66_t 68) angeordnet ist, um elektrische Signale zu erzeugen, die kennzeichnend für die Abweichung der Rolle (50) aus einer Nullage sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrische Einrichtung (66, 68) aus einer Zweiachseri-Photozelle (68) besteht, die eine Bewegung von einer Nullage weg in einer von zwei Ebenen anzeigen kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die

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Photozelle (68) am Rahmen (54) angeordnet ist, und daß eine Lampe (66) einen Lichtstrahl auf die Photozelle (6R) lenkt, und daß diese Lampe am gabelförmigen Teil (52) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lagereinrichtung (12, 14, 29) aus einer Lagerstützkonstruktion (14, 29) besteht, die drehbar an der ersten Lagereinrichtung (30) für eine Drehung in der zweiten Ebene, gehaltert ist, daß die Lagerkonstruktion (14, 29) Drehzapfen- und Lagereinrichtunren (18, 20, 28) enthält, und daß das gabelförmige Teil (12) an der Lagerkonstruktion (14, 29) über die Lagereinrichtung (lB, 20) ^'Ir eine Drehung in der dritten Ebene befestigt ist.

7» Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die das elektrische Signal erzeugende Einrichtung (26, 42) so geschaltet ist, daß sie auf eine Bewegung von einer !!ullage weg, in der ersten und zweiten Ebene anspricht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Einrichtung (26, 42) einen ersten drehbaren Umwandler (42) enthält, der mit dem Rahmen (34) und mit der ersten Lagereinrichtung (30) verbunden ist, und eine zweite drehbare ^T.'andlervorrichtung (26) enthält, die mit der Lagerkonstruktion (14, 29) und dem gabelförmigen Teil (12) verbunden ist.

9· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lagereinrichtung (12, 14, 29) ein erstes Lagerteil (14, 29) enthält, welches an der ersten Lagereinrichtung (30) gehaltert ist und eine Gelenkeinrichtung (28) enthält, die dem ersten Abstützteil (14, 29) die Möglichkeit gibt, sich in einer Ebene, senkrecht zur Drehebene der ersten Lagereinrichtung (3^) zu drehen_# und daß ein zweites Lagerteil (12) an dem ersten Lagerteil (I¹U 29) gehaltert ist und eine Gelenkvorrichtung (18, 20) erthält_# die dem zweiten Lagerteil (12) eine Drehung in einer Ebene senkrecht zu den Drehebenen von sowohl der ersten Lagereinrich-

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tune (30)» als auch dem ersten Lagerteil (14, 29) ermöglicht, und daß das zweite Lagerteil (12) aus dem gabelförmigen Teil (12) für die Abstützung der Rolle (10) besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch ,9» dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (10) in dem gabelförmigen Teil (12) so in Lage gebracht ist, daß die Drehachsen des ersten und des zweiten Lagerteiles (12, 14, 29) im wesentlichen mit einem Kabel (16) auf der Rolle (10) ausgerichtet sind.

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