DE2616117A1 - Reedschalter - Google Patents

Description

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Br-tog. Wilhelm Reiche!

DipL-Ing. Wolff-mg Boichel

6 Fiankiurt a. M. 1

Parkstraße 13 8426

KABUSHIKI KAISHA YASKAWA DENKI SEISAKUSHO, Fukuoka-Ken, Japan

Reedschalter

Die Erfindiong betrifft Reedschalter, d.h. magnetisch betätigte Vakuumzungenschalter und bezieht sich auf alle Arten derartiger Reedschalter wie z.B. Schalter, die zwei Kontakte aufweisen, d.h. einpolige Ein- und Ausschalter sowie Einweg-Wechselschalter und Reedschalter, die verschiedene Arten von Anschlägen für die Rückbewegung haben.

Bei bekannten Reedschaltern und insbesondere solchen großer Kapazität sind ein ortsfester Anschluß und ein Anker durch eine Blattfeder verbunden, die eine Federkraft erzeugt, ohne die magnetische Kraft zu vermindern. Bei derartigen Reedschaltern ist stets ein Luftspalt zwischen dem ortsfesten Anschluß und dem Anker vorgesehen, der nicht nur zu einer Erhöhung der Arbeitsamperewindungszahl des Reedschalters führt sondern auch zu Schwankungen in der zum Betrieb erforderlichen Amperewindungszahl,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schwierigkeiten der bekannten Reedschalter zu beheben und insbesondere einen Reedschalter zu schaffen, bei dem der magnetische Widerstand des Luftspaltes zwischen einem ortsfesten Anschluß und dem Anker wesentlich vermindert wird, bei dem ferner die Schließkraft

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des Schalters erhöht wird, so daß die Betriebsamperewindungszahl des Schalters vermindert werden kann.

Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit solchen Schaltern, die einen Anschlag für die federnde Rückbewegung des Ankers aufweisen.

Der Schalter soll dabei die Bedingungen erfüllen, daß er zuverlässig und eindeutig in der Wirkungsweise ist.

Die Erfindung geht dabei von einem Reedschalter aus, der eine Hülle aus nichtmagnetischem Material aufweist und zwei stationäre Anschlüsse besitzt, die an den beiden Enden der Hülle derart vorgesehen sind, daß die Anschlüsse in die Hülle eintreten und daher innen- und außenliegende Abschnitte aufweisen, bei dem ferner ein ortsfester Kontakt an dem inneren Ende des ersten stationären Anschlusses vorgesehen ist, bei dem ferner ein Träger aus elektrisch leitendem elastischen Material an dem einen Ende des inneren Abschnittes des zweiten stationären Anschlusses angebracht ist und sich in Richtung auf den ersten stationären Anschluß erstreckt. Gemäß der Erfindung ist ein bewegbarer Bauteil aus magnetischem Material mit einem bewegbaren Kontakt versehen, der in Berührung mit dem ortsfesten Kontakt gebracht werden kann und von dem elastischen Träger derart gehaltert ist, daß das innere Ende des inneren Abschnittes des zweiten stationären Anschlusses und das eine Ende des bewegbaren Bauteils direkt einander gegenüberliegen, so daß zwischen ihnen ein magnetischer Luftspalt gebildet wird, wobei das eine Ende des bewegbaren Bauteils und das innerste Ende des zweiten stationären Anschlusses je eine größere Querschnittsfläche haben als die übrigen Teile derselben Bauteile und daß sie einen Anschlag für die Rückbewegung des Ankers aufweisen.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der

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folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervor, die in den Zeichnungen dargestellt sind.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1, 2 und 3 Seitenansichten von Reedschaltern nach der Erfindung mit aufgeschnittener Hülle;

Fig. 4 und 5 weitere Darstellungen von Reedschaltern gemäß der Erfindung;

Fig. 6 (a) ist eine Seitenansicht, die den Anschlag für die Rückbewegung des Reedschalters gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 6 (b) ist eine Draufsicht auf den Anschlagsteil der Anschlagsvorrichtung nach Fig. 6 (a);

Fig. 7, 8, 9 und 10 sind Seitenansichten von weiteren Ausführungen des Anschlages für den Reedschalter gemäß der Erfindung;

Fig. 11 ist ein Schnitt durch einen Reedschalter gemäß der Erfindung und

Fig. 12 ist eine grafische Darstellung der magnetischen Zugkräfte in dem Reedschalter nach Fig. 11.

In den in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich um einen Reedschalter gemäß der Erfindung, der eine Hülle 10 aus nichtmagnetischem Material aufv/eist, die z.B. aus Glas oder Keramik bestehen kann. Zwei stationäre Anschlüsse 11 und 12 sind durch die Wandung der Hülle 10 hindurchgeführt und haben je innenliegende und außenliegende Abschnitte. Ein

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bewegbarer Bauteil oder ein Anker 20 wird von dem innenliegenden Abschnitt des stationären Anschlusses 11 über einen elastischen Trägerbauteil, z.B. eine Blattfeder 20, gehaltert. Das eine Ende des Ankers 20 und des Anschlusses 11, die einander gegenüberliegen, sind nach unten verlängert, so daß abgebogene Abschnitte 20a und 11a entstehen.

Kontakte 20b und 12b sind an dem anderen Ende des Ankers 20 bzw. dem innenliegenden Abschnitt des stationären Anschlusses

12 derart befestigt, daß sie einander gegenüberliegen.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Reedschalters gemäß der Erfindung. Dieser Reedschalter ist als Wechselschalter ausgebildet und hat einen ähnlichen Aufbau wie der Reedschalter nach Fig. 1, außer daß zwei stationäre Kontakte für den einen Anker vorgesehen sind. Ähnlich wie bei dem Reedschalter der Fig. 1 ist der Anker 20 elastisch von einer Blattfeder 30 gehaltert, die an dem stationären Anschluß 11 befestigt ist, der an dem einen Ende der Hülle 10 liegt, d.h. der Anker 20 ist über die Blattfeder 30 mit dem innenliegenden Abschnitt des stationären Anschlusses 11 verbunden, der durch die Wand der Hülle 10 hindurchgeht und der innenliegende Abschnitt des Anschlusses 11 sowie das eine Ende des Ankers 20, die einander gegenüberliegen, sind nach unten gebogen, so daß Abschnitte 20a und 11a gebildet werden. Der Reedschalter nach Fig. 2 hat jedoch zwei stationäre Anschlüsse 12 und 13 an dem anderen Ende der Hülle 10, die auch durch die Wandung der Hülle hindurchgeführt sind und Blattfedern 42 und 43, die Kontakte tragen, sind mit den innenliegenden Abschnitten der stationären Anschlüsse 12 und 13 derart verbunden, daß die Kontakte des Ankers gegenüber den Kontakten der ortsfesten Anschlüsse 12 und

13 liegen.

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Ein drittes Ausführungsbeispiel des Reedschalters gemäß der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt und ähnelt dem Reedschalter nach Fig. 1, unterscheidet sich jedocn von ihm dadurch, daß eine Blattfeder 30 einen Endabschnitt 30b hat, der is jewegbarer Kontakt dient und über den Anker 20 hinausragt, der, wenn der Schalter betätigt wird, eine Art Haimnerwirkung ausübt. Bei diesem Beispiel ist der Endabschnitt 30b der Blattfeder 30 als bewegbarer Kontakt ausgebildet. Es ist jedoch klar, daß auch ein Kontakt wie der Kontakt 20b in Fig. 1 auf dem Endabschnitt 30b der Blattfeder 30 vorgesehen sein kann.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei allen diesen Ausführungsbeispielen der Anker und der mit ihm verbundene stationäre Anschluß abgebogene Ansätze aufweisen, so daß das eine Ende des Ankers, welches gegenüber dem des stationären Anschlusses liegt, der den Anker tragt, eine größere Querschnittsfläche hat als die übrigen Teile derselben und auch das eine Ende des stationären Anschlusses hat, ähnlich wie der Anker einen größeren Querschnitt als die übrigen Teile desselben.

Auf diese Weise ist gemäß der Erfindung der magnetische Widerstand des Luftspaltes zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Enden des Ankers bzw. des stationäre! Anschlusses durch die abgebogenen Teile 20a und 11a wesentlich vermindert land die abgebogenen Abschnitte oder Ansätze bilden eine Art Magnetgelenk, dessen Drehpunkt an einem Punkt der Blattfeder liegt, so daß die Schließkraft des Reedschalters erhöht wird. Infolgedessen kann die Betriebsamperewindungszahl des Reedschalters niedriger sein.

Eine weitere Ausführungsform eines Reedschalters gemäß der Erfindung, die in Fig. 4 dargestellt ist, entspricht dem Reedschalter nach Fig. 4 mit der Ausnahme, daß der Anker 20 einen

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kleinen Klotz 21 aus magnetischem Material aufweist anstelle des oben beschriebenen abgebogenen Abschnittes. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Anker 20 zwar den Klotz 21, jedoch kann der Reedschalter so ausgebildet sein, daß der abgebogene Abschnitt 11a des ortsfesten Anschlusses 11 durch einen solchen Klotz ersetzt wird oder daß sowohl der Anker 20 als auch der Anschluß 11 je einen solchen Klotz an den einander gegenüberliegenden Enden aufweisen.

Wenn eine Haltewindung 50 auf dem Klotz 21 nach Fig. 5 befestigt ist, kann eine Betätigung des Reedschalters durch Wechselstrom erfolgen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann diese auch auf Reedschalter angewendet werden, die einen Anschlag oder eine Anschlagsvorrichtung für die Rückbewegung des Ankers aufweisen, der federnd auf dem stationären Anschluß durch eine Blattfeder gehaltert ist.

Bei einer Anschlagsvorrichtung für den Reedschalter gemäß der Erfindung, die in Fig. 6 (a) und 6 (b) dargestellt ist, ist ein Anschlag 14 mit einem Schlitz 14a auf dem innenliegenden Ende des Anschlusses 11 befestigt. Der abgebogene Abschnitt 20a des Ankers 20 greift in den Schlitz 14a ein, so daß der Bewegungshub des Ankers 20 durch den Schlitz 14a begrenzt ist, d.h. der Anker 20,der federnd gehalten ist, wird durch den Schlitz 14a geführt. Der Bewegungshub des Ankers 20 kann dadurch eingestellt werden, daß der Anschlag 14 in Längsrichtung des Reedschalters verstellt wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anschlagsvorrichtung ist in Fig. 7 dargestellt, in der die Bewegung des Ankers 20 durch einen U-förmig gebogenen Bauteil 15a eines Anschlaggliedes 15 begrenzt ist. Der abgebogene Abschnitt 20a des Ankers 20 greift in eine Rinne ein, die von dem U-förmig gebogenen Ende

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15a des Anschlages 15 gebildet wird, der auf dem innenliegenden Abschnitt des stationären Anschlusses 11 montiert ist. Die Bewegung des abgebogenen Abschnittes 20a und daher auch die Bewegung des Ankers 20 wird von dem U-förmigen Teil des Anschlages 15 begrenzt. Die Grenzen der Bewegung des Ankers können dadurch verändert werden, daß der Anschlag 15 in Längsrichtung des Reedschalters verschoben wird oder in dem der Neigungswinkel des abgebogenen Abschnittes 20a des Ankers und des abgebogenen Teils 15a des Anschlages 15 verändert wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anschlagsvorrichtung ist in Fig. 8 dargestellt. Es enthält einen Anschlag 16, der auf dem stationären Anschluß 11 befestigt ist und einen Abschnitt aufweist, der sich über den Anker 20 erstreckt, welcher durch die Blattfeder 30 mit dem stationären Anschluß 11 verbunden ist. Der sich über den Anker 20 erstreckende Teil des Anschlages 16 dient dazu, die Bewegung des Ankers zu begrenzen, wenn dieser durch die federnde Kraft der Blattfeder 30 nach oben bewegt wird. Die Einstellung des Anschlages kann dadurch erfolgen, daß der Abschnitt des Anschlages 16,der über dem Anker liegt, abgebogen wird oder daß der Anschlag in Längsrichtung des Reedschalters verschoben wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anschlagsvorrichtung gemäß der Erfindung ist in Fig. 9 dargestellt und stellt eine Abänderung der Anschlagsvorrichtung nach Fig. 8 dar. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Anschlagsglied 17 auf dem ortsfesten Anschluß 11 montiert und hat einen Abschnitt, der sich über den Anker erstreckt, der durch eine Blattfeder 30 befestigt ist. Der Teil des Anschlages 17, der über dem Anker 20 liegt, ist in Richtung auf den Anker 20 abgebogen, so daß ein abgewinkelter Teil 17a entsteht. Der abgebogene Teil 17a ist mit einem Schlitz versehen, in den der Anker eingeführt ist, so daß die Bewegung des Ankers 20 begrenzt wird. Die Einstellung der Anschlags-

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Vorrichtung kann ähnlich wie bei den bereits beschriebenen Beispielen bewirkt v/erden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anschlagsvorrichtung nach Fig. 10 ist einfacher ausgeführt als die bisher beschriebenen. Bei dieser Anschlagsvorrichtung wird ein Niet 50 dazu benutzt, die Blattfeder 30 an dem Anker 20 zu befestigen und gleichzeitig als Anschlag zu dienen. Der Kopf 50a des Nietes 50 bildet den bewegbaren Kontakt und das andere Ende 50b, das über die Blattfeder 30 hinausragt, ist so angeordnet, daß es an der Innenwandung der Hülle 10 anschlägt und auf diese Weise die Bewegung des Ankers 20 begrenzt. In diesem Fall dient die Innenwand der Hülle als Anschlag für den bewegbaren Teil.

Ein Ausführungsbeispiel des Reedschalters, das sowohl die Anordnung zur Verminderung des magnetischen Widerstandes und die Anschlagsvorrichtung enthält, ist in Fig. 11 dargestellt und wird anschließend beschrieben.

Der Reedschalter enthält eine Hülle 1 aus Glas oder Keramik und zwei stationäre Anschlüsse 2 und 3, die durch die beiden Enden der Hülle 1 hindurchgeführt sind. Die Anschläge 2 und 3 sind durch die Wandung der Hülle 1 hindurchgeführt. Die Abschnitte der Anschlüsse 2 und 3, die innerhalb der Hülle liegen, werden als innenliegende Abschnitte 2b und 3b bezeichnet und in ähnlicher Weise werden die außenliegenden Abschnitte der Anschlüsse 2a und 3a als außenliegende Abschnitte bezeichnet.

Eine elektrisch leitende Blattfeder 4 ist mit ihrem einen Ende an dem innenliegenden Abschnitt 2b des Anschlusses in der Nähe des Endes der Hülle befestigt und erstreckt sich bis zur Mitte der Hülle. Die Blattfeder 4 ist mit einem Kontakt 4a am anderen Ende versehen und hat einen abgebogenen Teil 4b, der in der Mitte etwas nach unten gewölbt ist, so daß sie gegen den innenliegenden Abschnitt 2b anschlägt.

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Ein bewegbarer Bauteil bzw. ein Anker 6 aus magnetischem Material ist federnd über eine Blattfeder 7, die an dem Anker 6 festgemacht ist, mit dem innenliegenden Abschnitt 3b des Anschlusses verbunden. Das eine Ende des Ankers 6, das gegenüber dem innenliegenden Abschnitt 3b des Anschlusses liegt, ist nach unten gebogen, so daß ein Ansatz 6a entsteht. Das andere Ende des Ankers 6 ist mit einem Kontakt 6b versehen, der gegenüber dem Kontakt 4a des ersten ortsfesten Anschlusses 2 liegt. Die Blattfeder 7 hat einen aufgewölbten Teil 7a in ihrem mittleren Abschnitt.

Ein'^u-formiger Anschlag 8 ist an dem innenliegenden Abschnitt 3b des Anschlusses montiert, so daß er mit dem abgebogenen Ende 6a des Ankers 6 in Berührung kommt und»falls erforderlich, ist die Oberfläche des Endabschnittes 2c des ersten Anschlusses und die gegenüberliegende Oberfläche des Ankers 6c mit einem nichtmagnetischen und harten Material z.B. Wolfram, Molybdän oder einem entsprechenden Material überzogen, um die Lebensdauer zu erhöhen und eine einwandfreie Wirkungsweise zu ermöglichen.

Die Arbeitsweise des Reedschalters nach Fig. 11 wird nun näher beschrieben.

Wenn eine nicht dargestellte Wicklung, die die Hülle 1 umgibt, erregt wird, und der Reedschalter, die in Fig. 11 dargestellte offene Lage hat, dann wird durch das magnetische Feld der Wicklung ein magnetischer Kreis gebildet, der durch den zweiten ortsfesten Anschluß 3» durch den gebogenen Teil 6a gegenüber dem ortsfesten Anschluß 3, durch den Anker 6 und den ersten ortsfesten Anschluß 2 verläuft.

Magnetische Anziehungskräfte P1 und P2, die in Fig. 12 dargestellt sind, werden zwischen dem abgewinkelten Abschnitt 6a und

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dem zweiten innenliegenden Teil der Anschlusses 3b und zwischen dem Anker 6 und dem ersten innenliegenden Abschnitt des Anschlusses 2b erzeugt. Der Anker 6 wird durch die Summe P der magnetischen Anziehungskräfte P1 und P2 bewegt, d.h. der Anker bewegt sich in der Richtung des Pfeiles A gegen die Federkraft der Blattfeder 7,bis der Anker 6 mit dem innenliegenden Abschnitt 2b des Anschlusses in Berührung kommt. Wenn hierbei der Anker 6 nach unten bewegt wird, kommt zuerst der Kontakt 6b des Ankers 6 in Berührung mit dem Kontakt 4a der Blattfeder 4 und bei weiterer Abwärtsbewegung des Ankers wird in der Feder eine Rückstellkraft gespeichert, da die Feder 4 von dem Anker nach unten gebogen wird und schließlich wird der Anker in Berührung mit dem innenliegenden Abschnitt 2b des Anschlusses gebracht. Auf diese Weise wird der elektrische Kreis durch den Schalter geschlossen.

Wenn die Spule abgeschaltet wird, dann wird der Anker 6 in einer Richtung entgegengesetzt zur Pfeilrichtung A mit Hilfe der Rückstellkraft oder der Elastizität der Federn 4 und 7 bewegt und durch den Anschlag 8 aufgehalten.

Beim Abschalten der Spule schwingt die Blattfeder 4, die nach unten gebogen worden ist, zurück und wird plötzlich von dem innenliegenden Abschnitt 2b des Anschlusses aufgehalten. Eine rückwirkende Kraft zwischen den Kontakten 4a und 6b wird durch das Anschlagen der Blattfeder 4 bewirkt. Die Blattfeder 4 und auch der Kontakt 4a werden dadurch festgehalten, so daß sie von dem Kontakt 6b des Ankers 6 entfernt sind. Wenn der Anker nach oben in der Richtung entgegengesetzt zur Pfeilrichtung A durch die Federkraft der Blattfeder 7 bewegt wird, dann bewegt sich der abgebogene Abschnitt 6a des Ankers 6 so, daß er mit dem Anschlag 8 in Berührung kommt, wodurch er in seiner Lage festgehalten wird. Der elektrische Kreis ist dann geöffnet,

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Aus der Beschreibung geht hervor, daß das eine Ende des Ankers eine größere Fläche als die übrigen Teile des Ankers haben und daß der eine Endabschnitt des Anschlusses,der gegenüber dem
Anker liegt und den Anker trägt, auch eine größere Fläche hat als die übrigen Teile desselben Bauteils, so daß der Reedschalter mit kleiner Amperewindungszahl sicher betätigt werden kann und zuverlässig arbeitet.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   Reedschalter mit einer Hülle aus nichtmagnetischem Material, bei dem ein erster ortsfester Anschluß aus magnetischem Material an dem einen Ende der Hülle derart angeordnet ist, daß der Anschluß durch die Wand der Hülle hindurchgeht und einen innenliegenden und einen außenliegenden Abschnitt aufweist, wobei ferner ein zweiter ortsfester Anschluß aus magnetischem Material am anderen Ende der Hülle vorgesehen ist, derart, daß er durch die Wandung der Hülle hindurchgeht und einen innenliegenden sowie einen außenliegenden Abschnitt aufweist, bei dem ferner ein ortsfester Kontakt an dem innenliegenden Abschnitt des ersten Anschlusses vorgesehen ist und bei dem ein Träger aus elektrisch leitendem federnden Material an dem einen Ende des innenliegenden Abschnittes des zweiten Anschlusses angebracht ist und sich in Richtung auf den ersten Anschluß erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß ein bewegbarer Teil (6, 20) aus magnetischem Material , mit einem bewegbaren Kontakt (6b, 20b) versehen ist, der in Berührung mit einem ortsfesten Kontakt (4a, 12b) gebracht wird, und von dem Träger (7, 30) derart unterstützt ist, dab das innenliegende Ende (3b, 11a) des zweiten Anschlusses und ein Endabschnitt (6a, 20a) des bewegbaren Teiles unter Bildung eines magnetischen Luftspaltes einander gegenüberliegen und daß der eine Endabschnitt des bewegbaren Teiles (6a, 20a) und das innere Ende (3b, 11a) des zweiten ortsfesten Anschlusses eine größere Querschnittsfläche aufweisen als die Übrigen Abschnitte dieser Bauteile.

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2. 2. Reedschalter nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der bewegbare Teil als auch der innen liegende Abschnitt des zweiten Anschlusses abgebogene Abschnitte (3a, 6a, 11a, 20a) aufweisen, so daß diese abgebogenen Abschnitte unter Bildung eines Luftspaltes einander gegenüberliegen.
3. 3. Reedschalter nach Anspruch 2,
   dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag (8, 14, 15, 16, 17)für die Rückbewegung an dem einen Ende des innen liegenden Abschnittes des zweiten Anschlusses angebracht ist, der am anderen Ende einen Abschnitt aufweist, der mit dem abgebogenen Abschnitt des bewegbaren Teiles in Eingriff kommt, um ' diesen festzuhalten.
4. 4. Reedschalter nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag (16, 17) an dem einen Ende des innenliegenden Abschnittes des zweiten Anschlusses sich teilweise über den bewegbaren Teil wegerstreckt, so daß er gegen diesen zum Anschlag kommt.
5. 5. Reedschalter nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Teil (20) und der Träger (30) durch einen Niet (50b) miteinander verbunden sind, derart, daß der Niet gegen die Innenfläche der Hülle anschlägt, um die Bewegung des bewegbaren Teiles (20) zu begrenzen.

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