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Schleudergießmaschine Die Erfindung stellt einen Zusatz zum Patent
831 137 dar. Das Hauptpatent schildert eine Maschine zum Schleudergießen
von Rotationskörpem, die so beschaffen ist, daß alle Teile der Maschine, die für
sich bestimmte Arbeitsvurgänge auszuführen haben,'von einem einzigen beweglichen
Element automatisch gesteuert werden. Das bewegte Element besteht aus einer mit
konstanter Geschwindigkeit umlaufenden . Welle. Die Welle ist Zeit einer Reihe von
Nocken versehen, - von denen jeder einen Arbeitsvorgang der Masichüne steuert. "
Die Erfindung betrifft eine Maschine gemäß dem Hauptpatent 831 f37, die es gestattet,
aus einem mehr oder weniger flüssigen Material Stücke oder Gegenstände ian Schleudergußverfahren
herzustellen, und zwar in einer Folge von Arbeitsgängen, die endlos kontinuierlich
und völlig automatisch ablaufen, wobei der möglichen Veränderurng des Zustandes
des Materials beim Beginn oder während
der Herstellung sowie gleichzeitig
den Veränderungen der anderen Elemente, die auf das Funktionieren der Maschine Einfluß,
haben. Rechnung getragen wund.
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Es ist bekannt, Maschinen aller Art zu automatisieren und ihre Bewegungen
z. B. mit Hilfe von Nocken und Rollen zu synchronisieren.
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Bei. den Maschinen, die durch mehr oder weniger flüssiges Material
gespeist werden, hängt die Qualität und Gleichmäßigkeit der Fabrikation im wesentlichen
von physikalisch-chemmschen und thermischen Faktoren ab, denen die bekannten automatischen
Maschinen keinerlei Rechnung tragen.
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Die Erfindung bezweckt, diesen Mangel zu beseitigen.
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Im besonderen wird eine Schleudergleßmaschine gemäß der Erfindung
dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gruppen von Regelorganen vorhanden sind, von -denen
eine dazu dient, nach Inbetriebnah2n@ der Maschine die Ausführung .einer Folge mechanischer
und zyklischer Operationen sicherzustellen und mit der zweiten Gruppe der Regelorgane
zusammenzuarbeiten, die auf die physikalischen Eigenschaften des zu behandelnden
Materials und des Produktes während seiner Herstellung reagieren, und zwar dergestalt,
daß nach Inbetriebnahme der Maschine die Funktion der ersten Gruppe der Regelorganle
durch die zweite Gruppe derselben beeinflußt und korrigiert wird.
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Es ist sogar möglich, von einem zum anderen Behandlungszyklus oder
sogar während des gleichen Zyklus die Dauer der verschiedenen Operationen den veränderlichen
Umständen des Gusses anzupassen.
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Einer der wichtigsten veränderlichen Faktoren ist der Zustand des
Materials beim Beginn eines jeden. Zyklus oder, genauer gesagt, die Fließfähigkeit
oder Viskosität des Materials, da der Schleuderguß beim Beginn ein mehr oder welüger
flüssiges Material erfordert.
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Im allgemeinen hängt die Fließdähigkeit eines Materials hauptsächlich
von seiner Temperatur und seiner Zusammensetzung ab. Diese beiden Faktoren können
sich sogar in gewissen Fällen gegenseitig beeinflussen.
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Bei der Schleudergußmaschine gemäß der Er-:Endung sind die Anfangseinstellungen
der ,ersten Gruppe von Regelorganen von den Faktoren abhängig, die die Fließfähigkeit
oder . den. mittleren Normalzustand des Materials definieren, und weiterhin. von
-,den kennzeichnenden Eigenschaften in bezug auf Form und Abmessung der herzustellenden
Werkstücke.
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Bei Beginn eines neuen Operationszyklus empfängt die Maschine ein
Material, das eine bestimmte Zusammensetzung und Temperatur besitzt,- die bisweilen.
von den mittleren Werten dieser helden Faktorei. abweichen und .auf die man schwer
einwirken kann.
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Es ist andererseits nötig, der Tatsachse Rechnung zu tragen, daß die
beiden Elemente sich oft von einem Zyklus zum anderen ändern.
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Von Inbetriebnahme der Maschine an kann die Steuerung durch: die .erste
Gruppe der Regelorgane automatisch mit Hilfe einer zweiten Gruppe von Regelorganen
beeinflußt und korrigiert werden, wobei die zweite Gruppe mit der ersten Gruppe
zusammenarbeitet und so dem Einfluß der Veränderung der Faktoren ausgesetzt ist,
die den Normalzustand der Materie und/oder des Produktes bestimm-en.
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Die Variation der Temperatur stellt eine meßbare Veränderung de Zustandes
der Materie dar, der durch Anpassung der Dauer oder der Regeln, nach denen die Operationen,
die- iim Laufe des Zyklus durchgeführt werden mssen, verändert werden, Rechnung
getragen werden kann.
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Im Zusammenhang ,mit dieser Maßnahme oder an Stelle derselben bestehen
offensichtlich noch andere Möglichkeiten oder Mittel, um die Veränderung des Zustandes
des Materials bei Eintritt in die Maschine zu messen.
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Man weiß, daß das Material zunächst nach der Schleudergießform befördert
wird und daß es, um dorthin zu gelangen, einen gewissen Weg zurücklegen muß.
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Je nach seiner Viskosität und allen ähnlichen Charakteristiken braucht
das Material überdies eine mehr oder weniger lange Zeit, um diesen Weg zu durchlaufen,
d. h. daß eine - Veränderung der Viskoisität mit einer Veränderung der mittleren
Fließgeschwindigkeit des Materials korrespondieren wird.
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Das Messen dieser Geschwindigkeit kann demnach zum Anzeigen der Veränderung
des Initialzustandes des Materials benutzt werden.
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Während des Verlaufs eines Operationszyklus senkt sich kontinuierlich
die Temperatur des Materials, was eine neue Veränderung der Viskosität nach sich
zieht, wobei diese Veränderung direkt vom Initialzustand des Materials abhängig
ist.
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Die Veränderung der Viskosität während des Ablaufs der mechanischen
Operation hat desto wichtigere Folgten, je niedriger die; Initialtemperatur des
Materials war.
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Der Einfluß. der Viskosität kann auch durch die Fließgeschwindigkeit
des Materials gemessen werden oder durch die Variationen seiner Temperatur oder
mit Hilfe beider Faktoren .gemeinsam.
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Nachdem gemäß den vorstehenden Vorschlägen die Veränderung des Zustandes
des Materials beim Ursprung und während der Fabrikation mit Hilfe beliebiger ;geeigneter
Vorrichtungen gemessen worden ist, kann man die entsprechenden Abweichungen der
Anzeigeorgane der Meßvorrichtungen dazu be-. nutzen, um Impulse hervorzurufen, die
es erlauben, die vorstehend beschriebene automatische Maschine zu steuern. oder
sie wähnend des Betriebes zu korrigieren.
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Die -Intensität dieser Impulse, die Zeitintervalle, die zwei aufeinanderfolgende
Impulse trennen, und alle anderen angezeigten Resultate, eventuell gemein=sam mit
denen, die aus den Messungen der Veränderung der Temperatur des Materials stammen,
gestatten es, die Dauer der Operationen oder - die Regeln, nach denen diese durchgeführt
werden sollen, als Funktion des Zustandes des Materials festzulegen.
Es
ist ein besonderer Vorteil, die Schleudergwßmaschine gemäß der Erfindung so herzustellen,
daß die erste Gruppe der Regelorgane ein System von Nocken umfaßt, die ein in axialer,
Richtung veränderliches Profil 'besitzen und mit Rollen zusammenarbeiten, wohingegen
die zweite Gruppe der Regelorgane so beschaffen ist, daß sie unter dem Einfluß des
physikalischen Zustandes des zu bearbeitenden Materials oder des herzustellenden
Produktes die Nocken der ersten Gruppe der Regel-(>rgane axial in bezug auf die
Rollen verschiebt.
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Auf diese Art und Weise wird der Arbeitsgang der Maschine kontinuierlich
und völlig automatisch, wobei ein Operationszyklus sich endlos wiederholen kann
und sich in jedem Augenblick den gegebenen Umständen anpaßt.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
mit Hilfe von Zeichnungen näher beschrieben. Die Zeichnungen stellen dar in Fig.
i und 2 zusammen eine schematische Ansicht einer automatischen Maschine gemäß der
Erfindung, Fig.3 die Gruppen der Regelorgane der Maschine schematisiert, Fig. q.
in vergrößertem Maßstab ein Ausführungsbeispiel für einen der verwendeten Nacken
(29). Zum besseren Verständnis der Erfindung wird als Beispiel eine automatische
Schleudergußmaschine zur Herstellung, von Rohren beschrieben.
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Es wird auf jeden Fall darauf hingewiesen, daß die Erfindung genausogut
auf jeden anderen Typ von Schleudergießmaschinen angewendet werden kann und daß
sowohl das verwendete Material als auch die Form oder Abmessungen der hergestellten
Werkstücke voll untergeordneter Bedeutung sind.
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Die Rohrgießmaschine, wie in Fig. i und 2 dargestellt, besteht aus
einer rotierendem Gießform 15, die von einem Gehäuse 16" umgeben ist, das ein Drehen
der Form um sich selbst unter gleichzeitigelm Kühlen der Außenseite derselben ,gestattet.
Das Gehäuse i6" ruht auf einem Schlitten, damit die Gießform sich in Längsrichtung
sowohl in einem als auch im entgegengesetzten Sinne bewegen kann. - _ Das Drehen
der FoTm wird durch einen Motor 16' bewirkt, während ein'andiever Motor am Chassis,
das die Form trägt, angebracht ist und' die seitliche Verschiebung der Form bewirkt.
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Das zu bearbeitende Material ist im flüssigem Zustande in einer Gießpfanne
i' enthalten, deren Kippbewegung durch, eine Windle veranlaßt wird.
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Aus der Gießpfanne fließt das Material in einen überlauf i o und sodann
in eine Rinne 8, die möglichst genau in Verlängerung der Achse der Schleudergießform
15 angebracht ist.
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Um die Arbeitsgänge zu vereinfachen und zu beschleunigen, kann man
die Maschine mit Austauschüberläufen und -rinnen versehen, die dazu dienen, nacheinander
die vorher verwendeten zu ersetzen.
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Man kann die üb.erläufe und Rinnen in der Wartezeit kühlen und reinigen
und sie eventuell mit geeigneter Substanz überziehen,' um ein gutes Fließen des
Materials zu erreichen. Im vorliegenden Beispiel soll die Gießpfanne mit Material
gefüllt sein; dann umfaßt ein Arbeitszyklus'die folgenden Arbeitsgänge, von denen
mehrere gleichzeitig durchgeführt werden können: a) Die Gießform wird seitlich so
verschoben, daß ein Gießkanal in dieselbe unter eventuell gleichzeitigem Überziehen
der Innenwand der Gießform eigeführt wird; .
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b) die Gießform wird in Rotation versetzt; c) die Gießpfanne wird
gekippt; d) das Material fließt deal Überfall entlang und gelangt durch die Rinne
in die rotierende Form; le) die Form wird im axialer Richtung in umgekehrten Sinne
wie das erste Mal verschoben, um die Rinne progressiv aus der Form zu ziehen; f)
die Gießpfanne wird in ihre Ursprungsstellung zurückgebracht; g) die Rotation der
Gießfarm wird abgebremst und die Form zum Stillstand gebracht; h) die Überläufe
und die Rinnen werden durch andere verwendungsbereite Teile ersetzt, während die
ersteren. gereinigt, gekühlt und erneut überzogen werden; i) das Werkstück wird
aus der Form herausgezogen; j) die Gießpfanne wird wieder gefüllt.
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Der gleiche Zyklus kann so oft wie gewünscht wiederholt werden.
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Es iet leicht einzusehen, daß man die Ordnung und Dauer der Operationen
als Funktion der Besonderheiten in Form und -Abmessung der herzustellenden Werkstücke
und des Ausgangszustandes des Materials, der durch eine bestimmte Temperatur und
Zusammensetzung festgelegt ist, mit Vorteil regulieren kann.
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Diese Regulierung kann z. B. durch eine erste Gruppe von Regelorganen
erzielt werden, die aus einem System von Nocken und Rollen bestehen, wie in Fig.
3 dargestellt.
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Dieses System setzt voraus, @daß jedes Organ durch einen bestimmten
Gerätmotor bedient wird. Es gibt daher ebenso viel Nocken und Rollen wie zu bedienende
Organe.
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Alle Nocken sitzen auf einer gemeinsamen Welle 7, die dauernd durch
einen Motor 7' in Rotation gehalten wird, wobei die Geschwindigkeit nach Wunsch
durch einen Widerstand :geregelt wird.
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Der Nocken 51 steuert das Kippen der Gießpfanne i'.
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Der Nocken 52 regelt die Geschwindigkeit der Rotation der Gießform
15.
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Die Nocken 53 und 5¢ bewirken das Ersetzen der Rinne und des Überlaufes
durch andere betriebsbereite Teile.
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Der Nocken 5.5 bewirkt das überziehen des Innern der Gießform 15.
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Der Nocken 56 bewirkt die axiale Verschiebung .der Gießform.
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Man kann auch in gewisser Ordnung die verschiedenen Operationen wiederholen.
Die Nocken 51, 52 und 56 besitzen veränderliche Profile, und ihre Stellung in Bezug
auf die Rollen kann aixal verändert werden. Auf Grund dieses Kunstgriffes
kann
ein Wechsel in der Stellung der Rallen zu den Kämmen im gegebenen Augenblick bewirkt
werden, wenn es sich als notwendig erweist, die Regeln der Veränderung der Geschwindigkeit
einer oder mehrerer Bewegungen. der Organe zu verändern.
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Zu diesem Zweck arbeitet irrgewählten Beispiel die erste Gruppe der
Regelorgane mit einer zweiten Gruppe zusammen, die automatisch die relative Stellung
der Nocken zu den Rollen als Funktion der Fließfähigkeit des Materials von Inbetriebnahme
der Maschine an ändert.
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-Auf diese Art und Weise wird die Geschwindigkeitsregel eines jeden
Organs automatisch und mit Präzision im günstigen Moment je nach Zustand dass Materials
geändert, solange die Temperatur des Materials genügend hoch ist. Da das Material
Licht ausströmt, kann das PassieTem des Materials an fotoelektrischen. Zellen ioi
und rot (s. Fig. i und a) vorbei, die in zweckmäßiger Form an ausgewählten Punkten
des Metalldurchlaufes befestigt sind, elektrische Impulse verursachen, die durch
die Fotozellen abgegeben werden und mit der Zeit seltener wenden.
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Ein ähnlicher Effekt kann erhalten werden, auch wenn,das Material
selbst kein Lischt mehz ausstralüt. Es ,genügt sodann, daß sein Durchlauf einen
Lichtstrahl durchbricht, der auf die fotoelektrische Zelle fällt. Diese Impulse
können mit Hilfe von Elektromotoren den gewünschten Wechsel in der Relativstellung
der Nocken und Rollen bewirken, nachdem säe verstärkt und auf ein Relaissystem übertragen
wurden.
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Die Differenzen in den Durchlaufzeiten des Materials eventuell kombiniert
mit der Intensität des Stromes, der durch die fotoelektrischen Zellen' geliefert
wird, gestatten es; die Nocken und Rollen so auszuwählen, daß es möglich ist, ihre
Relativstellung zu regeln.
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Die Wahl kann durch die angezeigten Resultate eines pyrometrischen
Maßstabes izo vorbereitet werden, der an der Gießpfanne befestigt ist und der nasch
dem gleichen Verfahren wie die fotoelektrischen Zellen arbeitet.
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In der Praxis werden diese Resultate auf Grund elektronischer Geräte
erhalten-, die schematisch unter 103 in Fig. a und .A, B, C und 2l
in Fig. 3 dargestellt sind. Es sind dieses Geräte, die nach dem neuesten Stand der
Technik geeignet sind, die oberstehenden Aufgaben durchzuführen.
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Die Rbllen, die mit den Nocken zusammenarbeiten, können z. B. Potentiometer
bedienen. Sie können jedoch genausogut die Geschwindigkeit und den Drehsinn der
Motore regulieren oder elektrische Kontakte öffnen und schließen. Hierbei hat die
Erfahrung gezeigt, daß man vorzügliche Resultate erhält, wenn man die Potentiometer,
wie in Fig. 3 dargestellt, mit elektronischen Apparaten verbindet.
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Die letzteren bestehen z. B. aus Verstärkeriöhren. Die an das Gitter
dieser Röhren angelegte Spannung wird selbst durch die Potentiometer gesteuert,
die ihrerseits von den Nocken bedient werden, so daß der Anodenstrom der Verstärkerröhren
sich im Verhältnis zum Potential des Gitters ändert, infolgedessen also auch im
Verhältnis zur Stellung der Rollen.
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Mit Hilfe elektromagnetischer Relais regeln die so erhaltenen veränderlichen
Anodenströme den Wert und die Richtung der Geräteströme, die die verschiedenen Organe
der Maschine steuern.
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Um die mittlere Geschwindigkeit des Durchlaufes des Materials, seine
Temperatur oder seine Fließfähigkeit zu messen, kann man auch andere Mittel. verwenden
als die im obenstehenden beschriebenen.
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Es seien unter anderem genannt: bewegliche Taster, deren Verschiebung
durch das in Bewegung befindliche Material hervorgerufen wird und elektrische Kontakte
schließt. Fernerhin das Eintauchen von Flügeln, die auf Gleitbahnen befestigt sind,
in das Material, deren Verschiebung eine Veränderung des elektrischen Widerstandes
oder das Schließen aufeinanderfolgender Kontakte hervorruft, und schließlich das
Messen der Strecke, die ein Objekt durchläuft, deren Schmelzzeit vorbekannt ist.
Genausogut können auch andere Mittel verwendet werden, um die Erfindung zu verwirklichen.
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Die elektrischen Impulse, <lie durch das eine oder andere dieser
Mittel übertragen werden, werden gleichgerichtet, verstärkt und z. B. durch ein
elektronisches Gerät 103 ausgewertet, das einen oder mehrere der drei Motore 105,
107 und iog steuert.
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Diese Motore regeln mit Hilfe eines Systems von Zahnstangen 104, io6
und io8 oder auf eine beliebige andere Art und Weise die Relativstellungen der Nocken
und Rollen 51, 52 und 56, und zwar auf eine Art und Weise, die dem Zustand
des Materials im Verhältnis zu einem mittleren bestimmten Wert dieses Zustandes
entspricht.
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Es wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die- spezielle
Maschine beschränkt ist, die hierin beschrieben wird, sondern für jede Schleudergießmaschine,
und jedes dabei verwendete Material angewendet werden kann. .
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Die Vorteile, die sich aus der Anwendung der Erfindung ergeben, sind
evident.
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Es ist tatsächlich möglich, nicht nur die Produktion. mit Hilfe weniger
spezialisierten Personals durchzuführen, sondern auch die physikalischen Eigenschaften
der hergestellten Werkstücke auf Grund einer besseren Verwendung des Materials zu
steigern. Im Gegensatz zu dem bisher Möglichen kann man nun eine gleichmäßige oder
nach genauen Gesetzen veränderliche Dicke der Werkstücke verwirklichen, und zwar
innerhalb wesentlich .engerer Toleranzen als bisher.
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Die .Erfindung bringt eine wesentliche Verringerung an Ausschuß mit
sich: '