EP1594147A1 - Drehgeber - Google Patents

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EP1594147A1
EP1594147A1 EP05009637A EP05009637A EP1594147A1 EP 1594147 A1 EP1594147 A1 EP 1594147A1 EP 05009637 A EP05009637 A EP 05009637A EP 05009637 A EP05009637 A EP 05009637A EP 1594147 A1 EP1594147 A1 EP 1594147A1
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EP
European Patent Office
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axis
coupling element
rotary encoder
actuating head
encoder according
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Johann Wolf
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Diehl AKO Stiftung and Co KG
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    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
    • H01H3/08—Turn knobs
    • H01H3/10—Means for securing to shaft of driving mechanism
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
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    • H01H2003/085—Retractable turn knobs, e.g. flush mounted
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
    • H01H3/08—Turn knobs
    • H01H3/10—Means for securing to shaft of driving mechanism
    • H01H2003/105—Means for securing to shaft of driving mechanism with compensation of misalignment in the link between the operating part, the driving mechanism and the switch, e.g. misalignment between two axis

Definitions

  • the invention relates to a rotary encoder according to the preamble of the claim 1 and a device or a device assembly with such a rotary encoder.
  • a generic rotary encoder is known from EP 1 278 111 A2.
  • the hood is connected via a first connector the coupling element and this with a second connector with the Axis of the evaluation unit connected.
  • the coupling element is now opposite slidably executed two connectors, the Verschieueberungen perpendicular to each other.
  • the hood of the control is in one Opening a device housing out.
  • the arrangement causes a lateral Offset of the axis of the evaluation unit with respect to the center of the housing opening is compensated.
  • it has the disadvantage that a multiplicity of each other gripping parts, which are manufactured separately and then assembled must, is necessary.
  • the invention has the object, starting from the cited state the technique of proposing a rotary encoder which ensures with fewer components, compensate for axial misalignment.
  • Plan surface e.g., the rotary switch or a circuit board supporting the rotary switch
  • the rotary switch can be arranged and fixed on the side of the circuit board be, which lies opposite the operating head, and with its axis through protrude a hole in this circuit board.
  • the actuating head is supported on a second axis, in which case this second axis on the Clutch is slidably supported.
  • the actuator head be supported axially displaceable on the second axis, whereby e.g. a retractable actuator head can be realized.
  • the coupling element also on his the actuator head side facing a guide, in which the Actuator or slidably engage the axis carrying the actuator head.
  • the coupling element can have a fastening section, on which the actuating button or the actuating button bearing Axis (preferably via snap hooks or undercuts) is supported.
  • a holding element may be provided which the coupling element on the axis of the rotary switch stops.
  • a Guide element, the actuating head or the actuator head bearing Axis leads, which is also possible with an axial offset of the axes of rotation, without affecting the functionality of the encoder.
  • a rotary switch 2 is arranged on a printed circuit board 1 is in addition to other electrical or electronic components. It can be a potentiometer or a rotary positioner.
  • the axis 3 of the rotary switch 2 protrudes through an opening 4 in the circuit board 1.
  • the end 5 of the axis 3 is on both sides flattened.
  • a coupling element 6 is positively attached on the end 5 of the axis 3, a coupling element 6 is positively attached. It rests with its flat contact surface 24 against the surface 7 of the circuit board 1 and has an opening in the middle, which serves as a guide. 8 for the laterally flattened end 5 of the axis 3 is used. This is 8 in this guide End 5 of the axis 3 in a direction perpendicular to the sectional surface of Figure 1 displaced (see arrow R1).
  • the coupling element 6 openings 9, in which two, on engage opposite legs of a hollow axle 10 molded legs 11.
  • the serving as guides openings 9 in the coupling element 6 are formed such that the hollow axis 10 with their legs in these along the Cutting plane is displaceable (see arrow R2), while the hollow axis 10 is a positive fit is connected to the coupling element 6.
  • an actuating head 12 is supported on the hollow axis 10.
  • This bracket is formed such that the actuating head 12 in the axial direction of the hollow Axis 10 can be postponed.
  • a mechanism 13, 14, 15 arranged with a spring 16, which works on the ballpoint pen principle and allows that the actuating head 12 by pressure in the axial direction on the hollow axis 10th can be pushed and held in a deferred position, unlocked by renewed pressure in the axial direction and in the in the figures 1 and 2 shown extended position can be returned.
  • a retractable knob is provided, the actuating head 12th when not in use in a (e.g., in a bore in a housing bezel, not shown) submerged position can be brought.
  • the section through the rotary encoder in Figure 2 is perpendicular to that in Figure 1.
  • the direction of displacement R1 in which the coupling element 6 opposite the axis 3 of the rotary switch 2 in the guide 8 is displaceable, in the cutting plane.
  • the displacement direction R2 in which the actuating head 12 with the hollow axis 10 opposite the coupling element 6 in the (in FIG 2 not visible) guide 9 is displaceable, perpendicular to the cutting plane.
  • the two orthogonal displacements R1 and R2 thus allow in their combination of movements, an axial offset when turning the actuating head 12 to compensate.
  • FIGS. 3a and 3b show the assembly of the rotary encoder.
  • the coupling element 6 on the laterally flattened end 5 of the axis 3 of the Rotary switch 2 attaches ( Figure 3a).
  • the actuating head 12 with the hollow axle 10 so attached to the coupling element that the feet 11 of the hollow axle 10 engage in the guides 9 in the coupling element 6.
  • the coupling element 6 has a structure 17 which is integrally formed on both sides Bevel 18 is equipped with undercuts behind which within the hollow axis 10 arranged and integrally formed on this fastening elements 19th when plugging the actuator head 12 with the hollow shaft 10 on the Snap coupling element 6 in place.
  • the actuating head 12 with the hollow axis 10 fixed (but displaceable along the direction R2) with connected to the coupling element 6 and can only with increased effort (or not at all without destroying the encoder).
  • the encoder described provides a simple and built with few parts Rotary actuator with a retractable head by the application compensate the known principle of the cardan shaft axial misalignment can.
  • the encoder can be retrofitted, i. the actuating head 12 with the hollow shaft 10 can only after the installation of the circuit board. 1 in the timer housing 2 and even after the assembly of the entire timer in the stove (ie after attaching a control panel in front of the front the watch case 20) are mounted by passing through an opening in the Control panel and / or through the opening 21 in the timer housing 20 therethrough is attached to the preassembled coupling element 6.
  • the coupling element 6 Due to the structure 17 of the coupling element 6 can also after installation of the rotary switch 2 on the circuit board 1, the coupling element 6 on the Axis 3 of the rotary switch 2 and the circuit board 1 with rotary switch 2 and coupling element 6 in the housing 20, the function of the rotary switch 2 are tested, by a person, the coupling element 6 on the structure 17 touches and so the Rotary switch 2 actuated.
  • Another advantage of the encoder described is that compressive forces not be passed on the axis 3 of the rotary switch 2, but over which is supported on the surface 7 of the circuit board 1 coupling element. 6 On the circuit board 1. tensile forces are on the fasteners 19 of the hollow axis 10, the undercuts of the bevels 18 on the structure 17 of the Coupling element 6 and the retaining ring 23 on the opening boundary wall 22nd transferred to the housing 20.
  • the structure 17 of the coupling element 6 carried out in this way is that its shape corresponds to the axis of standard rotary switches so far, that existing conventional test adapter for testing the rotary switch can be used.

Landscapes

  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehgeber mit einem Betätigungskopf (12) und einem eine erste Achse (3) aufweisenden Drehschalter (2), wobei der Betätigungskopf (12) über ein Kupplungselement (6) mit der ersten Achse (3) derart drehfest verbunden ist, dass das Kupplungselement (6) gegenüber der ersten Achse (3) in einer ersten, zur Achse (3) senkrechten Richtung (R1) und gegenüber dem Betätigungskopf (12) in einer zweiten, zur Achse (3) und zur ersten Richtung (R1) senkrechten zweiten Richtung (R2) verschiebbar ist.
Um einen einfachen und aus wenigen Teilen aufgebauten Drehgeber zu schaffen, der einen Ausgleich eines Axialversatzes gewährleistet, wird vorgeschlagen, dass die erste Achse (3) zumindest an ihrem Ende (5) beidseitig abgeflacht ist und das Kupplungselement (6) eine erste Führung (8) aufweist, in welche das Ende (5) der ersten Achse (3) in der ersten Richtung (R1) verschiebbar eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehgeber nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Gerät oder eine Gerätebaugruppe mit einem solchen Drehgeber.
Ein gattungsgemäßer Drehgeber ist aus der EP 1 278 111 A2 bekannt. Dort ist ein Bedienelement beschrieben, welches eine Haube, ein Kupplungselement und eine Auswerteeinheit aufweist. Die Haube ist über ein erstes Verbindungsstück mit dem Kupplungselement und dieses mit einem zweiten Verbindungsstück mit der Achse der Auswerteeinheit verbunden. Das Kupplungselement ist nun gegenüber beiden Verbindungsstücken verschiebbar ausgeführt, wobei die Verschieberichtungen senkrecht zueinander stehen. Die Haube des Bedienelements ist in einer Öffnung eines Gerätegehäuses geführt. Die Anordnung bewirkt, dass ein seitlicher Versatz der Achse der Auswerteeinheit gegenüber dem Zentrum der Gehäuseöffnung ausgeglichen wird. Sie hat jedoch den Nachteil, dass eine Vielzahl ineinander greifender Teile, die separat hergestellt und danach zusammengesetzt werden müssen, notwendig ist.
Somit stellt sich der Erfindung die Aufgabe, ausgehend von dem genannten Stand der Technik einen Drehgeber vorzuschlagen, welcher mit weniger Bauteilen gewährleistet, einen Axialversatz auszugleichen.
Diese Aufgabe wird durch einen Drehgeber mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Gerät oder eine Gerätebaugruppe gemäß Anspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 9 beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
Durch die erfindungsgemäße Bauart, dass nämlich die Achse des Drehschalters an ihrem Ende beidseitig abgeflacht ist und somit selbst in eine Führung in dem Kupplungselement eingreifen kann, werden statt fünf Teilen nur noch drei benötigt, was die Herstellung und die Montage des Drehgebers deutlich vereinfacht.
Vorzugsweise weist das Kupplungselement auf seiner dem Drehschalter zugewandten Seite eine plane Anlagefläche auf, mit welcher es sich an einer ebenfalls planen Fläche (z.B. des Drehschalters oder einer den Drehschalter tragenden Leiterplatte) abstützt. Im Falle der Montage des Drehgebers auf bzw. an einer Leiterplatte kann der Drehschalter auf der Seite der Leiterplatte angeordnet und befestigt sein, die dem Betätigungskopf gegenüber liegt, und mit seiner Achse durch eine Bohrung in dieser Leiterplatte hindurchragen.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Betätigungskopf auf einer zweiten Achse gehaltert ist, wobei dann diese zweite Achse auf dem Kupplungselement verschiebbar gehaltert ist. In diesem Fall kann der Betätigungskopf auf der zweiten Achse auch axial verschiebbar gehaltert sein, wodurch z.B. ein versenkbarer Betätigungskopf realisiert werden kann.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist das Kupplungselement auch auf seiner dem Betätigungskopf zugewandten Seite eine Führung auf, in welche der Betätigungskopf oder die dem Betätigungskopf tragende Achse verschiebbar eingreifen. Weiterhin kann das Kupplungselement einen Befestigungsabschnitt aufweisen, an dem der Betätigungsknopf bzw. die den Betätigungsknopf tragende Achse (vorzugsweise über Schnapphaken oder Hinterschneidungen) gehaltert ist.
Weiterhin kann ein Halteelement vorgesehen sein, welches das Kupplungselement auf der Achse des Drehschalters hält. Schließlich kann vorgesehen sein, dass ein Führungselement den Betätigungskopf oder auch die den Betätigungskopf tragende Achse führt, was auch bei einem axialen Versatz der Drehachsen möglich ist, ohne dass die Funktionalität des Drehgebers beeinträchtigt wird.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1
einen Schnitt durch einen in einer Herdschaltuhr eingebauten Drehgeber,
Figur 2
einen Schnitt senkrecht zu Figur 1 und
Figur 3a und 3b
den Zusammenbau des Drehgebers.
Auf einer Leiterplatte 1 ist neben anderen elektrischen oder elektronischen Bauelementen ein Drehschalter 2 angeordnet. Dabei kann es sich um ein Potentiometer oder einen Drehstellungsgeber handeln. Die Achse 3 des Drehschalters 2 ragt durch eine Öffnung 4 in der Leiterplatte 1. Das Ende 5 der Achse 3 ist beidseitig abgeflacht. Auf das Ende 5 der Achse 3 ist ein Kupplungselement 6 formschlüssig aufgesteckt. Es stützt sich mit seiner planen Anlagefläche 24 gegen die Oberfläche 7 der Leiterplatte 1 ab und weist mittig eine Öffnung auf, die als Führung 8 für das seitlich abgeflachte Ende 5 der Achse 3 dient. In dieser Führung 8 ist das Ende 5 der Achse 3 in einer Richtung senkrecht zur Schnittfläche der Figur 1 verschiebbar (siehe Pfeil R1).
Des weiteren weist das Kupplungselement 6 Öffnungen 9 auf, in welche zwei, an gegenüberliegenden Seiten einer hohlen Achse 10 angeformte Beine 11 eingreifen. Die als Führungen dienenden Öffnungen 9 in dem Kupplungselement 6 sind derart ausgeformt, dass die hohle Achse 10 mit ihren Beinen in diesen entlang der Schnittebene verschiebbar ist (siehe Pfeil R2), während die hohle Achse 10 formschlüssig mit dem Kupplungselement 6 verbunden ist.
Auf der hohlen Achse 10 ist ein Betätigungskopf 12 gehaltert. Diese Halterung ist derart ausgebildet, dass der Betätigungskopf 12 in axialer Richtung auf die hohle Achse 10 aufgeschoben werden kann. Im Inneren des hohlen Betätigungskopfes 12 und der hohlen Achse 10 ist eine Mechanik 13, 14, 15 mit einer Feder 16 angeordnet, die nach dem Kugelschreiber-Prinzip arbeitet und es ermöglicht, dass der Betätigungskopf 12 durch Druck in axialer Richtung auf die hohle Achse 10 aufgeschoben werden kann und in einer aufgeschobenen Position gehalten wird, durch erneuten Druck in axialer Richtung wieder entriegelt und in die in den Figuren 1 und 2 gezeigte ausgefahrene Position zurückgebracht werden kann. Auf diese Weise ist ein versenkbarer Drehknopf geschaffen, dessen Betätigungskopf 12 bei Nichtgebrauch in eine (z.B. in einer Bohrung in einer nicht gezeigten Gehäuseblende) versenkte Position bringbar ist.
Der Schnitt durch den Drehgeber in Figur 2 ist senkrecht zu dem in Figur 1. Somit liegt die Verschieberichtung R1, in welcher das Kupplungselement 6 gegenüber der Achse 3 des Drehschalters 2 in der Führung 8 verschiebbar ist, in der Schnittebene. Dagegen liegt die Verschieberichtung R2, in welcher der Betätigungskopf 12 mit der hohlen Achse 10 gegenüber dem Kupplungselement 6 in der (in Figur 2 nicht sichtbaren) Führung 9 verschiebbar ist, senkrecht zur Schnittebene.
Die beiden rechtwinklig zueinander angeordneten Verschieberichtungen R1 und R2 ermöglichen somit in ihrer Kombination der Bewegungen, einen axialen Versatz beim Drehen des Betätigungskopfes 12 auszugleichen.
In den Figuren 3a und 3b ist der Zusammenbau des Drehgebers gezeigt. Dabei wird das Kupplungselement 6 auf das seitlich abgeflachte Ende 5 der Achse 3 des Drehschalters 2 aufsteckt (Figur 3a). Danach wird der Betätigungskopf 12 mit der hohlen Achse 10 so auf das Kupplungselement aufgesteckt, dass die Füße 11 der hohlen Achse 10 in die Führungen 9 im Kupplungselement 6 eingreifen.
Das Kupplungselement 6 besitzt einen Aufbau 17, der beidseitig mit angeformten Schrägen 18 mit Hinterschneidungen ausgestattet ist, hinter welche innerhalb der hohlen Achse 10 angeordnete und an dieser angeformte Befestigungselemente 19 beim Aufstecken des Betätigungskopfes 12 mit der hohlen Achse 10 auf das Kupplungselement 6 einschnappen. Auf diese Weise ist der Betätigungskopf 12 mit der hohlen Achse 10 fest (aber entlang der Richtung R2 verschiebbar) mit dem Kupplungselement 6 verbunden und kann nur unter erhöhtem Kraftaufwand (oder ohne eine Zerstörung des Drehgebers gar nicht) wieder abgezogen werden.
Die feste Verbindung des Kupplungselements 6 mit der Achse 3 des Drehschalters 2 erfolgt mittels eines Gehäuses 20, in dem die Leiterplatte 1 gehaltert ist, das eine Öffnung 21 für den Durchtritt der hohlen Achse 10 bzw. des Betätigungskopfes 12 mit einer Wand 22 und einem an der Wand 22 angeformten Haltering 23 aufweist, welcher das Kupplungselement 6 gegen die Oberfläche 7 der Leiterplatte 1 drückt und somit fest auf der Achse 3 des Drehschalters 2 hält.
Der beschriebene Drehgeber stellt ein einfach und mit wenigen Teilen aufgebautes Drehbetätigungselement mit einem versenkbaren Kopf dar, der durch Anwendung des an sich bekannten Prinzips der Kardanwelle einen Axialversatz ausgleichen kann.
Der Drehgeber kann nachträglich montiert werden, d.h. der Betätigungskopf 12 mit der hohlen Achse 10 kann auch erst nach erfolgter Montage der Leiterplatte 1 in dem Schaltuhrgehäuse 2 und sogar erst nach der Montage der gesamten Schaltuhr im Kochherd (also nach Anbringen einer Bedienblende vor der Vorderseite des Schaltuhrgehäuses 20) montiert werden, indem er durch eine Öffnung in der Bedienblende und/oder durch die Öffnung 21 im Schaltuhrgehäuse 20 hindurch auf das vormontierte Kupplungselement 6 aufgesteckt wird.
Durch den Aufbau 17 des Kupplungselements 6 kann zudem nach erfolgter Montage des Drehschalters 2 auf der Leiterplatte 1, des Kupplungselements 6 auf der Achse 3 des Drehschalters 2 und der Leiterplatte 1 mit Drehschalter 2 und Kupplungselement 6 in dem Gehäuse 20 die Funktion des Drehschalters 2 getestet werden, indem eine Person das Kupplungselement 6 am Aufbau 17 anfasst und so den Drehschalter 2 betätigt.
Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Drehgebers liegt darin, dass Druckkräfte nicht auf die Achse 3 des Drehschalters 2 weitergegeben werden, sondern über das sich auf der Oberfläche 7 der Leiterplatte 1 abstützende Kupplungselement 6 auf die Leiterplatte 1. Zugkräfte werden über die Befestigungselemente 19 der hohlen Achse 10, die Hinterschneidungen der Schrägen 18 am Aufbau 17 des Kupplungselements 6 und den Haltering 23 an der Öffnungsbegrenzungswand 22 auf das Gehäuse 20 übertragen.
Es sei noch bemerkt, dass der Aufbau 17 des Kupplungselements 6 derart ausgeführt ist, dass seine Form der Achse von Standarddrehschaltern insoweit entspricht, dass vorhandene herkömmliche Prüfadapter zum Testen des Drehschalters verwendet werden können.

Claims (10)

  1. Drehgeber mit einem Betätigungskopf (12) und einem eine erste Achse (3) aufweisenden Drehschalter (2), wobei der Betätigungskopf (12) über ein Kupplungselement (6) mit der ersten Achse (3) derart drehfest verbunden ist, dass das Kupplungselement (6) gegenüber der ersten Achse (3) in einer ersten, zur Achse (3) senkrechten Richtung (R1) und gegenüber dem Betätigungskopf (12) in einer zweiten, zur Achse (3) und zur ersten Richtung (R1) senkrechten zweiten Richtung (R2) verschiebbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse (3) zumindest an ihrem Ende (5) beidseitig abgeflacht ist und das Kupplungselement (6) eine erste Führung (8) aufweist, in welche das Ende (5) der ersten Achse (3) in der ersten Richtung (R1) verschiebbar eingreift.
  2. Drehgeber nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (6) auf seiner dem Drehschalter (2) zugewandten Seite eine plane Anlagefläche (24) aufweist, mit der es sich an einer planen Fläche (7), vorzugsweise des Drehschalters oder einer den Drehschalter tragenden Leiterplatte (1), abstützt.
  3. Drehgeber nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschalter (2) auf der dem Betätigungskopf (12) gegenüberliegenden Oberseite der Leiterplatte (1) angeordnet und befestigt ist und mit seiner Achse (3) durch eine Bohrung (4) in der Leiterplatte (1) hindurchragt.
  4. Drehgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskopf (12) auf einer zweiten Achse (10) gehaltert ist, welche auf dem Kupplungselement (6) in der zweiten Richtung (R2) verschiebbar gehaltert ist.
  5. Drehgeber nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskopf (12) auf der zweiten Achse (10) axial verschiebbar gehaltert, insbesondere als versenkbarer Betätigungskopf ausgeführt ist.
  6. Drehgeber nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (6) auf seiner dem Betätigungskopf (12) zugewandten Seite eine zweite Führung (9) aufweist, in die der Betätigungskopf (12) oder die zweite Achse (10) in der zweiten Richtung (R2) verschiebbar eingreifen.
  7. Drehgeber nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (6) einen Befestigungsabschnitt (18) aufweist, an dem der Betätigungskopf (12) oder die zweite Achse (10) vorzugsweise mittels Schnapphaken oder Hinterschneidungen gehaltert sind.
  8. Drehgeber nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Halteelement (23) vorgesehen ist, welches das Kupplungselement (6) auf der ersten Achse (3) hält.
  9. Drehgeber nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungselement vorgesehen ist, welches den Betätigungskopf (12) oder die zweite Achse (10), insbesondere in axialem Versatz zur ersten Achse (3), führt.
  10. Gerät oder Gerätebaugruppe mit einem Drehgeber nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (23) und/oder das Führungselement als Teil eines Gehäuses (20) des Gerätes oder der Gerätebaugruppe ausgebildet sind.
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