DE3125958A1 - Messtastvorrichtung - Google Patents

Description

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Meßtastvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen mechanischer Werkstücke mit einem Träger, einem Meßschenkel, einer Vorrichtung zur Verbindung des Schenkels mit dem Träger, um Bewegungen des Schenkels zu ermöglichen, ferner mit einem am beweglichen Schenkel befestigten Taster, der mit der Oberfläche des zu messenden Werkstücks in Berührung steht, mit einer Spiralfeder, die eine geometrische Achse bildet, wobei die Feder ein erstes Ende besitzt, das mit dem Meßschenkel zusammenwirkt, sowie mit einer Justiervorrichtung, deren bewegliches Element mit dem anderen Ende der Feder zusammenwirkt, um die auf den Meßschenkel wirkende Federkraft zu verstellen.

Bei einer bekannten Meßvorrichtung berührt ein erstes Ende einer eine geometrische Längsachse bestimmende Spiralfeder einen beweglichen Meßarm und das andere Ende ruht auf dem Schraubenkopf einer in einer Gewindebohrung einer Stütze verschraubten Schraube, die im Inneren der Meßvorrichtung oder des Meßkopfes angeordnet ist. Durch Anziehen oder Lösen der Schraube kann der Abstand zwischen dem Schraubenkopf und dem Abschnitt des Schenkels verändert werden, welcher mit der Feder in Berührung steht, und daher kann auch die durch die Feder auf den Schenkel ausgeübte Kraft verändert werden*

Wegen der Reibung, zwischen den Enden der Federn und des Schraubenkopfes bzw. des Meßschenkels auftritt, bewirkt eine Betätigung

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der Schraube eine Federtorsion, welche die Meßgenauigkeit im Falle von Torsionsänderungen während des Einsatzes der Meßvorrichtung beeinflussen kann,Außerdem sind bei dieser bekannten Meßvorrichtung die Abmessungen der Axialfeder und der Schraube übermäßig groß.

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Meßvorrichtung mit einer Justiereinrichtung zu schaffen, welche die Federkraft von Rückhol- oder Druckfedern verstellen kann, um auf die Feder Axialverstellungen zu übertragen, und die gleichzeitig klein und billig sind.

Die Aufgabe wird durch eine Meßvorrichtung gelöst, bei welcher erfindungsgemäß die Verstell- oder Justiereinrichtung eine Steuer vorrichtung, Verbindungsmittel zur Ankupplung der Steuervorrichtung an den Träger umfaßt, wobei sich die Steuervorrichtung um die Achse drehen kann, und die Steuervorrichtung koaxial zur Feder und innerhalb der Federwicklungen angeordnet ist, und die Justiereinrichtung auch ein Teil umfaßt, das fest am Träger angebracht ist und mit dem beweglichen Element zusammenwirkt, um dieses keine Drehungen ausführen zu lassen, wobei die Steuervorrichtung mit dem beweglichen Element zusammen arbeitet, um dessen Axialtranslation zu steuern.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

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Fig. 1 einen Aufriß einer Meßvorrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 2 ein vergrößertes Detail, teilweise im Ausschnitt, der Meßvorrichtung der Fig. 1.

Die Meßvorrichtung 1 der Fign. 1 und 2 umfaßt ein Außengehäuse 2, das aus einem rostfreien Stahlrohr besteht, das auf dem Markt erhältlich ist. Der Querschnitt des Rohres ist praktisch quadratisch.

Das Außengehäuse 2 besitzt Wände, von denen drei, nämlich die Wände 3, 4 und 5 in den Zeichnungen gezeigt sind, und deren Innenflächen soweit bearbeitet sind, daß sie jeweils zwei und zwei planparallel zueinander liegen.

In dem Gehäuse 2 ist ein Schenkelpaar 6 angeordnet. Dieses umfaßt ein Boden- oder Basiselement 7, das an der Wand 3 mit zwei rohrförmigen Nieten 8 und 9 befestigt ist sowie ein am Element 7 befestigtes Element 10.

Das Element 7 besteht aus einem gebogenen Federstahlblech und weist einen Zwischenabschnitt 11 auf, der parallel zur Innenfläche der Wand 3 angeordnet ist, einen Endabschnitt 12, der in einer Richtung parallel zum Zwischenabschnitt 11 gebogen ist, sowie einen Abschlußsteg 13.

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Der Endabschnitt 12 ist mit dem Mittelabschnitt 11 durch einen Abschnitt 14 verbunden, der eine ebene Phase 15 aufweist, und einen Drehpunkt 16 einer Drehachse bildet, die senkrecht zur Ebene der Fig. 1 steht. Der Endabschnitt 12 kann begrenzte Drehbewegungen um den Drehpunkt 16 gegenüber dem Zwischenabschnitt ausführen.

Der Abschlußsteg 13 ragt in eine Richtung, die senkrecht zur Richtung des Zwischenabschnittes 11 liegt und bildet eine Seitenöffnung 17, welche einen Teil einer Kabelklemme 18 aufnimmt.

Das Element 10 besteht aus gebogenem Federstahlblech und umfaßt einen Zwischenabschnitt 19, der parallel zum Abschnitt 12 liegt und mit diesem verschweißt ist sowie einen Steg 20. Dieser ist senkrecht zum Abschnitt 19 angeordnet und bildet ein Loch 21, in welches ein Ende 22 eines beweglichen Meßschenkels 23 eingeführt ist, der an seinem anderen Ende einen Taster 24 trägt, welcher mit dem zu messenden mechanischen Werkstück in Berührung steht.

Die Nieten 8 und 9 weisen kreisförmige Köpfe 25 und 26 auf, die an der Außenfläche der Wand 3 anliegen und rohrförmige Schäfte 27 und 28, die in Löcher 29, 30, 31 und 32 des Gehäuses 2 sowie in Löcher 33, 34 und 35 des Schenkelpaars 6 eingeführt sind. Nach der Vernietung erhalten die Nieten 8 und 9 zweite kreisförmige Köpfe 25" und 26', die zusammen mit den Köpfen 25 und 26 sowie den die Köpfe 25, 25' und 26, 26' verbindenden Schäften 27 und 28 das Schenkelpaar 6 an der Wand 3 festspannen. Der rohr-

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förmige Schaft 27 paßt in das Loch 35 mit einigem Radialspiel, das vorgesehen ist, damit sich der Abschnitt 19 während der Meßauslenkungen des Tasters 24 um den Drehpunkt 16 drehen kann. Da jedoch der Abschnitt 19 am Meßschenkel 23 befestigt ist, kann er als Teil dieses Meßschenkels angesehen werden.

In die Abschnitte der rohrförmigen Schäfte 2 7 und 28, die aus der Wand 5 herausragen, sind rohrförmige Kappen 36 und 37 eingeführt, welche durch die Löcher 31 und 32 hindurch ragen und an der Außenfläche der Wand 5 anliegen.

Zwischen den kreisförmigen Köpfen 25 und 26 und der Außenfläche der Wand 3, zwischen den rohrförmigen Kappen 36, 37 und der Außenfläche der Wand 5 und zwischen den Kappen 36 und 37 und den Schäften 27, 28 ist ein Epozydharzkleber verteilt, der eine wirksame Verbindung der zusammenpassenden Teile garantiert und auch das Eindringen von Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses durch die Löcher 29, 30, 31 und 32 verhindert.

Nach der Montage werden die Außenflächen der kreisförmigen Köpfe 25 und 26 der rohrförmigen Kappen 36 und 37 sowie die Enden der Schäfte 27 und 28 abgeschliffen, so daß sie auf zwei planparallelen Flächen liegen.

Die Nieten 8 und 9 sowie die Kappen 36 und 37 bilden zwei Löcher oder Kanäle, die quer durch das Gehäuse 2 geführt sind, von denen

jedoch nur der Kanal 38 in Fig. 1 gezeigt ist, die ein Aufspannen der MeßVorrichtung an einen äußeren nicht gezeigten Träger mit Hilfe einer ebenfalls nicht gezeigten Spannvorrichtung ermöglichen.

Ein erstes'Ende 40 einer Spiralfeder 39, welche eine zu den Abschnitten 11 und 19 senkrecht stehende geometrische Achse darstellt, liegt am Teil 19 an, und das andere Ende 41 wirkt mit einer Justiervorrichtung 42 zusammen, welcher die Auflagekraft verstellt werden kann, die durch die Feder 39 am Element 10 und damit auch am Meßschenkel 2 3 aufgebracht wird, der mit diesem Element 10 verbunden ist. Der Abschnitt 19 weist einen herausragenden zylinderförmigen Teil 43 auf, dessen Mantellinien parallel zur Achse der Feder 39 verlaufen, wobei das Federende 40 und ein Loch 44, das koaxial zur Feder 39 angeordnet ist, quer positioniert sind. Der herausragende zylinderförmige Teil 43 ist mit dem Element 10 einstückig ausgeformt da er mit diesen in einem Vorfräsgang erzeugt wird.

Die Außenwand 5 weist eine sich mit dem Loch 44 deckende Gewindebohrung 46 auf, in welcher eine Schraube 47 verschraubt ist.

Die Justiervorrichtung besitzt ein bewegliches Element, das auf einer Kappe 4 8 mit einem zylinderförmigen Abschnitt 49 besteht, dessen Mantellinien parallel zur Achse der Feder 39 verlaufen, und mit einem Flansch 50. Der Flansch 50 besitzt eine seitliche Planfläche 51 die an einer Seitenfläche einer in Parallelepipedform ausgeführten Stütze 52 anliegt. Die Stütze ist am Zwischen-

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abschnitt 11 in einer nicht gezeigten Weise befestigt.

Das Ende 41 der Feder 39 liegt an einer ebenen Fläche 53 des
Flansches 50 senkrecht zu den Mantellinien des zylinderförmigen
Abschnitts 49 an und ist quer zur Außenfläche dieses zylinderförmigen Teils angeordnet.

Die Kappe„48 weist eine koaxial zur Feder 39 angeordnete Gewindebohrung 54 auf, in die eine Steuervorrichtung in Gestalt einer
Schraube 55 verschraubt ist, die innerhalb der Wicklungen der
Feder 39 liegt. Ein Endabschnitt der Schraube 55 ist mit einer
Stütz- und Bezugskappe 56 verschraubt und mit dieser durch einen Epozydharzkleber verriegelt.

Die Kappe 56 weist einen tragenden zylinderförmigen Abschnitt 57 auf, dessen Mantellinien parallel zur Achse der Feder 39 verlaufen. Der Abschnitt 57 ist mit einem geringen Radialspiel in einem zylinderförmigen Loch 58 im Zwischenabschnitt 11 angeordnet. Auch
die Kappe 56 weist einen Bezugsabschnitt auf, der aus einem in
ein zylinderförmiges Loch des Zwischenabschnittes 11 eingesetzten zylinderförmigen Flansch 59 besteht, der koaxial zum Loch 58 angeordnet ist. Die Löcher oder Kanäle 58 und 60 verlaufen koaxial zur Feder 39.

Eine ebene ünterflache 61 des Flansches 59 liegt an einer Fläche an, welche die Oberflächen der Kanäle 58 und 60 miteinander verbindet, während die andere Unterfläche 63 an einer Innenfläche der Wand 3 anliegt.

Die Schraube 55 kann sich um ihre Längsachse drehen,jedoch aufgrund der Kappe 56 kann sie sich nicht parallel zu dieser Längsachse gegenüber dem Schenkelpaar 6 bewegen.

Die Meßvorrichtung 1 umfaßt auch einen als Differentialtransformator ausgelegten Stellungsgeber 64, dessen feststehender Teil 65 mit dem Trägerelement 7 des Schenkelpaares 6 und dessen beweglicher Teil 66 mit dem Abschnitt 19 des Schenkelpaars verbunden ist. Der feststehende Teil 65 weist die Primär- und zwei Sekundärwicklungen des Differentialtransformators auf, während der bewegliche Teil 66 einen gegenüber den Wicklungen beweglichen Magnetkern trägt.

Ein Kabel 67 verbindet die Wicklungen des Gebers 64 mit einer nicht gezeigten Stromversorgungs-, Verarbeitungs- und Anzeigeeinheit. Das Kabel 67 ist durch eine Kabelklemme 18 geführt, welche es gegenüber dem Schenkelpaar 6 als Belastungsschutz festklemmt und damit verhindert, daß Leitungen zwischen der Stromversorgungs-, Verarbeitungs- und Anzeigeeinheit und den Wicklungen des Differentialtransformators unterbrochen werden.

Die Kabelklemme 18, eine Dichtung 68, eine Beilagscheibe 69 und eine auf die Kabelklemme 18 passende Überwurfmutter 70 dichten die Öffnung des Gehäuses 2 neben dem Steg 13 ab. Eine Gummidichtung 71 oder eine Dichtung aus Weichmetall, beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer, ist zwischen der Schraube 47 und der Wand 5 angeordnet, um die Gewindebohrung 46 abzudichten.

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Zwischen dem Meßschenkel 2 3 und den Innenflächen des Gehäuses 2 sind eine Dichtung 72 und eine elastische Membran 73 angeordnet, um die Meßvorrichtung abzudichten.

Die Meßvorrichtung 1 arbeitet wie folgt.

Die Druckfeder 39 drückt den Abschnitt 19 gegen einen nicht gezeigten Anschlag, der eine Linksdrehung des Abschnitts 19 begrenzt. Wenn das zu messende Werkstück in Meßstellung gebracht wird und den Taster 24 berührt, so <■- wird eine Rechtsdrehung des Schenkels 2 3 und des mit ihm verbundenen Abschnitts 19 um den Drehpunkt 16 bewirkt. Die Feder 39 wirkt dieser Drehung des Abschnitts 19 dadurch entgegen, daß sie an ihm eine Kraft aufbringt, welche den Taster 24 am Werkstück angedrückt hält. Die Drehung des Abschnittes 19 bewirkt eine Veränderung der gegenseitigen Stellung des festen Teils 65 gegenüber dem beweglichen Teil 66 des Gebers 64. Diese Veränderung wird in ein elektrisches Signal umgewandelt, dessen Größe von der Toleranzabweichung des zu messenden Werkstücks von einem Sollwert abhängt.

Die durch die Feder auf den Abschnitt 19 und damit auch die durch den Taster 24 auf das Werkstück aufgebrachte Kraft kann wie folgt durch die Justiervorrichtung 42 verstellt werden.

Durch Lösen der Schraube 47 mit Hilfe eines Schraubendrehers kann die Schraube 55 der Justiervorrichtung 42 über das Loch 44 und die Gewindebohrung 46 erreicht werden. Durch Anziehen der Schraube 55 wird die Kappe 48, die sich nicht drehen kann, weil die ebene

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Seitenfläche 51 an der Seitenfläche der Stütze 52 anliegt, schraubend auf die Schraube 55 gedrückt, wobei sie eine Translationsbewegung parallel zur Achse der Feder 39 durchführt. Die Translationsbewegung der Kappe 48 bewirkt eine Veränderung des Axialabstandes zwischen dem Ende 41, welches mit der Basisfläche 53 des Flansches 51 in Verbindung steht und dem Ende 40, das sich nicht bewegen kann, da es mit dem Abschnitt 19 in Berührung steht, der seinerseits durch die Feder 39 gegen den vorerwähnten Anschlag gedrückt wird. Durch eine Verstellung des Abstandes zwischen den Enden 40 und 41 kann die auf den Abschnitt 19 ausgeübte Kraft der Feder 39 verändert werden und damit auch die Kraft, die durch den Taster 24 auf das zu messende Werkstück ausgeübt wird. Wie bekannt, bewirkt eine Veränderung der Axiallänge der Spiralfeder eine Änderung der Elastizitätskraft der Feder, die proportional der Veränderung ihrer Istlänge ist. Die Begrenzungen des Verstellbereiches der Vorrichtung 42 werden durch die Berührung des Flansches 50 mit dem Abschnitt 11 und durch den Kontakt des zylinderförmigen Teils 49 mit dem Kopf der Schraube 55 bestimmt.

Die Vorrichtung 42 ermöglicht eine torsionslose Verstellung der Feder 39.

Aus der vorstehenden Beschreibung und den Zeichnugnen geht hervor, daß die Justiervorrichtung 42 und die Feder 39 nur sehr wenig Axialraum wegen der Anordnung der Schraube 55 innerhalb

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der Spiralwicklungen der Feder beanspruchen.

Die Verbindung der Justiervorrichtung 42 der Feder 39 mit dem Schenkelpaar 6 aus gebogenem Stahlblech kann durch eine einfache und billige Bearbeitung des Schenkelpaars, z.B. durch Durchbohren erreicht werden.

Die Justiervorrichtung 42 kann auch zur Verstellung von Federn dienen, die als Zugfedern arbeiten. Zu diesem Zweck genügt es, die Enden der Feder mit dem Abschnitt 19 und dem Flansch 50 entsprechend zu verbinden.

Ein Vorteil der Meßvorrichtung besteht in der Möglichkeit, das Schenkelpaar 6 in das rohrförmige Gehäuse 2 einzuführen, wenn dieses bereits mit der Justiervorrichtung 42, der Stütze 52 und dem Stellungsgeber 64 bestückt ist, indem man das Schenkelpaar einfach von einem Ende des Gehäuses 2 aus einführt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Möglichkeit, die Justiervorrichtung 42 direkt von außen zu erreichen, ohne das Schenkelpaar 6 aus dem rohrförmigen Gehäsue 2 herausziehen zu müssen.

Außer dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Leerseite

Claims (9)

Patentansprüche

1. !Meßtastvorrichtung für mechanische Werkstücke mit einem Träger, einem Meßschenkel, einer Vorrichtung zur Verbindung des Schenkels mit dem Träger um Bewegungen des Schenkels zu ermöglichen, mit einem am beweglichen Schenkel befestigten Taster, der mit der Oberfläche eines zu messenden Werkstücks in Berührung kommt, ferner mit einer Spiralfeder, welche eine geometrische Achse bildet und deren eines Ende mit dem Meßschenkel zusammenwirkt, sodann mit einer Justiervorrichtung mit einem beweglichen Element, das mit dem anderen Ende der Feder zusammenwirkt, um die durch die Feder auf den Meßschenkel ausgeübte Kraft zu verstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiervorrichtung (42) eine Steuervorrichtung (55) umfaßt sowie eine Verbindungseinrichtung (56), mit der die Steuervorrichtung (55) an den Träger (2) angeschlossen wird, wobei eine Drehung der Steuer-

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vorrichtung (55) um diese Achse erfolgt, daß die Steuervorrichtung (55) koaxial zur Feder (39) und innerhalb der Wicklungen der Feder (39) angeordnet ist sowie, daß die Justiervorrichtung (42) ein am Träger (2) befestigtes Teil (52)umfaßt, welches mit dem beweglichen Element (48) zusammenwirkt, um zu verhindern, daß sich dieses dreht, wobei die Regelvorrichtung (55) mit dem beweglichen Element (48) zusammenwirkt, um dessen Axialverschiebung zu steuern.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung eine Schraube (55) und die Verbindungsmittel eine an der Schraube (55) befestigte Stütz- und Bezugseinrichtung (56) umfassen und mit einem zylinderförmigen Abschnitt (57) versehen sind, das in einem durch den Träger (2) gebildeten Kanal (58) untergebracht ist, damit sich die Schraube (55) um diese Achse drehen kann, wobei ein axialer Bezugsabschnitt (59) mit dem Träger (2) zusammenwirkt, um Axialversetzungen der Schraube (55) zu verhindern.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element eine Kappe (48) mit einer Gewindebohrung (54) darstellt, die mit derSchraube (55) verschraubt ist, daß eine axiale Auflagefläche (53) für das andere Ende (41) der Feder (39) und eine quer angeordnete Bezugsfläche (49) mit der Feder (39)zusammenwirken, um eine Versetzung des anderen Endes (41) senkrecht zu dieser Achse zu verhindern.

4. Meßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (48) und das Teil (52) einander zugekehrte Flächen (51) aufweisen, die zur Achse planparallel stehen, wobei diese Flächen miteinander zusammenwirken, um die Drehung des beweglichen Elements (48) zu verhindern.

5. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßschenkel (19) ein Loch (44) aufweist, das koaxial zu dieser Achse liegt, und Zugang zu der Schraube (55) gewährt.

6. Meßvorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher der Träger ein Außengehäuse bildet, dadurch gekennzeichnet, daß im Außengehäuse (2) eine Bohrung (46) ausgeformt ist, die koaxial zur Achse verläuft und von außen Zugang zur Schraube (55) gewährt.

7. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßschenkel (2 3,19) ein senkrecht zu dieser Achse angeordnetes ebenes Stahlblechelement (19) umfaßt, das einen Abschnitt für eine axiale Auflagefläche für die Feder

(39) bildet und einen hervorragenden Teil (43) mit einer quer angeordneten Bezugsfläche aufweist, der mit der Feder (39) zusammenwirkt, um Auslenkungen des ersten Endes (40) der Feder (39) in einer zu dieser Achse senkrecht liegenden Richtung zu verhindern.

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8. Meßvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkelabschnitt (19) und der hervorragende Teil (43)
einstückig mit dem Stahlblechelement (19) ausgeformt sind,
wobei der hervorragende Teil (4 3) während eines Vorfräsganges des Stahlbleches erzeugt wird.

9. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Außengehäuse (2) darstellt, das im Grunde aus einem rohrförmigen Abschnitt und einem ersten ebenen Stahlblechelement (7) besteht, das an einer Innenfläche des Gehäuses (2) befestigt ist, daß der Meßschenkel einen Abschnitt (2 3) umfaßt, der außerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist sowie einen Abschnitt (23,22,19) innerhalb des Gehäuses (2), wobei der innere Abschnitt ein zweites ebenes Stahlblechelement

(19) aufweist, das mit dem ersten ebenen Stahlblechelement
(7) verbunden ist und in Längsrichtung des Gehäuses (2) angeordnet ist, daß das zweite Element (19) mit Auflageflächen (43) versehen ist, welche mit dem ersten Ende (40) der Feder (39) zusammenwirken, um für dieses einen axialen und quer angeordneten Bezugspunkt gegenüber der geometrischen Achse zu bilden, wobei die geometrische Achse senkrecht zur Längsrichtung verläuft und, daß das Gehäuse (2) und das erste ebene Stahlblechelement (7) zwei miteinander fluchtende Kanäle bilden um Zutritt von außen zum Steuerelement zu gewähren, das aus einer Schraube (55) besteht.

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