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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die mindestens ein feststehendes
und mindestens ein relativ zu diesem mittels eines Antriebsmotors
zwischen zwei Endlagen bewegliches Vorrichtungsteil umfasst, wobei
der Spalt zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Vorrichtungsteil
während der Bewegung des beweglichen Vorrichtungsteils
zumindest seine Größe verändert.
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Aus
der
DE 101 33 470
C2 ist eine entsprechende Vorrichtung bekannt. Beim Einsatz
eines elektrischen Antriebs der Vorrichtung besteht die Gefahr,
dass z. B. der Finger eines unaufmerksamen Bedieners beim Verfahren
des Bildschirms eingeklemmt wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde,
eine derartige Vorrichtung so aufzubauen, dass eine Verletzung eines
Bedieners verhindert wird.
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Diese
Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst.
Dazu umfasst das feststehende und/oder das bewegliche Vorrichtungsteil
eine dem Spalt benachbarte elektrisch leitfähige Fläche.
Die elektrisch leitfähige Fläche ist Teil eines kapazitiven
elektrischen Bauelements der Motoransteue rung. Eine Annäherung
eines menschlichen Körperteils an die Fläche verändert
die Kapazität des kapazitiven elektrischen Bauelements
und damit ein elektrisches Ist-Kennwertprofil. Während
des Betriebs des Antriebsmotors schaltet die Motoransteuerung den
Antriebsmotor ab, wenn das Ist-Kennwertprofil innerhalb eines voreingestellten
Kennwertprofilfelds liegt.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.
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1:
Bildschirm und Tastatur in der Gebrauchslage;
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2:
Bildschirm in einer mittleren Lage;
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3:
Bildschirm und Tastatur vor der Ruhelage;
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4:
Bildschirm und Tastatur in der Ruhelage;
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5:
Blockschaltbild der Antriebseinheit;
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6:
Schaltungsbeispiel der Signalerfassung.
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Die 1 bis 4 zeigen
eine beispielsweise in eine Tischplatte einsetzbare Vorrichtung
(1). Diese Vorrichtung (1) umfasst im Ausführungsbeispiel
ein feststehendes Vorrichtungsteil (10) und zwei relativ
zu diesem bewegliche Vorrichtungsteile (30, 50).
Das feststehende Vorrichtungsteil (10) ist z. B. ein in
einer Aussparung der Tischplatte eingesetzter Rahmen (10).
Dieser Rahmen (10) trägt einen Bildschirm (30)
und eine Tastatur (50) sowie eine Antriebseinheit (60)
mit einem Antriebsmotor (61). Der Bildschirm (30)
und die Tastatur (50) sind mittels des Antriebsmotors (61)
von einer Ruhelage (2), vgl. 4 in eine
Gebrauchslage (3), vgl. 1 und wieder
zurück in die in der 4 dargestellte
Ruhelage (2) schwenkbar. Gegebenenfalls kann die Vorrichtung
ohne Tastatur (50) ausgeführt sein, sie umfasst dann
als bewegliches Vorrichtungsteil (30) nur einen Bildschirm
(30).
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Das
bewegliche Vorrichtungsteil kann auch eine Schiebe- oder Schwenktür,
eine Klappe, ein Fenster etc. sein, die, bzw. das relativ zu einem
Rahmen, einer Zarge oder einer Wand beweglich ist. Ein Einsatzfall
der Vorrichtung kann beispielsweise ein elektrischer Fensterheber
sein.
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Der
Rahmen (10) hat in der Draufsicht eine beispielsweise rechteckige
Grundfläche. Er ist z. B. aus Winkelprofilen zusammengesetzt,
die beispielsweise aus einem austenitischen Stahl hergestellt sind
und hat einen obenliegenden, umlaufenden Auflageflansch (11).
Die Höhe des Rahmens (10) entspricht im Ausführungsbeispiel
einem viertel seiner Länge. Der Auflageflansch (11)
liegt z. B. bündig zur Tischplatte. Er umfasst eine, an
seine Innenkanten (21–24) angrenzende
obenliegende elektrisch leitfähige Fläche (12).
Diese kann z. B. mit einem elektrisch nichtleitfähigen
Werkstoff beschichtet oder furniert sein. Das Furnier ist dann z.
B. bündig mit der Tischplatte.
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Der
Bildschirm (30) ist beispielsweise ein Flachbildschirm.
In der Ruhelage (2) zeigt z. B. die Vorderseite (31)
nach oben und die Rückseite (32) nach unten. Hierbei
liegt die Oberseite (31) des Bildschirms (30)
auf der Höhe der Auflageflanschs (11) des Rahmens
(10).
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Die
Vorderseite (31) wird u. a. begrenzt durch eine Unterkante
(35) und eine Oberkante (34). Zwischen dem Bildschirm
(30) und dem Rahmen (10) besteht ein umlaufender
Spalt (5). Dieser hat in der Ruhelage (2), die
in der 4 dargestellt ist, eine konstante Breite.
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Mit
seiner Rückseite (32) ist der Bildschirm (30)
beispielsweise an einem Schwenkrahmen befestigt. Dieser Schwenkrahmen
trägt in der Nähe der Unterkante (35)
des Bildschirms (30) auf beiden Längsseiten je
ein seitlich abstehendes bildschirmseitiges Schubführungselement,
z. B. einen Schwenkzapfen, eine auf einem Schwenkzapfen gelagerte
Führungsrolle, etc. Diese greift in je eine Führungsnut
des Rahmens (10) ein und bildet mit dieser eine Schubführung.
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Der
Bildschirm (30) hat eine Frontblende (36) und
eine Rückwand (37), die aus einem metallischen Werkstoff,
z. B. Aluminium oder einem austenitischen Stahl hergestellt sind.
Die Frontblende (36) und die Rückwand (37)
sind mittels eines Verbindungsrahmens (38) aus einem metallischen
Werkstoff miteinander verbunden. Es ist nicht erforderlich, den
Bildschirm (30) gegenüber dem Rahmen (10)
elektrisch zu isolieren.
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Die
Tastatur (50) ist beispielsweise eine alphanumerische Tastatur.
Sie ist vor Erreichen der Ruhelage (2) in der Ruhelage
(3), vgl. die 3, unterhalb des Bildschirms
(30) angeordnet und wird durch diesen verdeckt.
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In
der Ruhelage ist im Rahmen (10) unterhalb des Bildschirms
(30) ein Antriebsmotor (61) angeordnet. Dieser
ist z. B. mittels eines Schubkurbelgetriebes mit dem Schwenkrahmen
verbunden und ist beispielsweise mittels zweier Schwenkhebel mit der
Tastatur (50) gekoppelt.
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Der
Antriebsmotor (61), vgl. 5, ist mittels einer
Motoransteuerung (62) gesteuert. Die Motoransteuerung (62)
umfasst eine Signalerfassung (63), eine Auswerteeinheit
(64) und ein Stellglied (81). Die Signalerfassung
(63) weist im Ausführungsbeispiel ein kapazitives
elektrisches Bauelement (65) auf, das mit dem Rahmen (10)
elektrisch verbunden ist. Die elektrisch leitfähige Fläche
(12) bildet beispielsweise eine Kondensatorplatte dieses
kapazitiven elektrischen Bauelements (65), das Teil eines
Wechselstromkreises ist.
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Um
den Bildschirm (30) und die Tastatur (50) von
der Ruhelage (2) im die Gebrauchslage (3) zu bewegen,
wird beispielsweise ein gegenüber dem Rahmen (10)
isolierter Schalter (14) oder ein Fernsteuerungs-Bedienteil
betätigt. In einem Konferenzraum kann dieses ein zentrales
Bedienteil für alle Vorrichtungen (1) sein. Es
ist aber auch denkbar, dass jeder Vorrichtung (1) ein eigenes
Fernsteuerungs-Bedienteil zugeordnet ist.
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Nach
der Betätigung des Schalters (14) oder des Fernsteuerungs-Bedienteils
bewirkt die Motoransteuerung (62) ein Drehen der Motorwelle.
Der Antriebsmotor (61) treibt z. B. mittels eines Spindelgetriebes
das Schubkurbelgetriebe. Diese als Getriebe (25) bezeichnete
Getriebekombination bewegt den Schwenkrahmen. Der Bildschirm (30)
wird auf der der Tastatur (50) abgewandten Seite angehoben. Gleichzeitig
wird der Bildschirm (30) in diese Richtung versetzt. Die
Tastatur (50) bleibt zunächst in Ruhe. Eine derartige
Zwischenposition ist beispielsweise in der 3 dargestellt.
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Bei
der weiteren Ansteuerung des Antriebsmotors (61) wird der
Bildschirm (30) weiter ausgefahren. Hierbei wird er weiter
z. B. in eine Position geschwenkt, in der er mit einer Normalenebene
zur Tischebene einen Winkel von 15 Grad einschließt. Gleichzeitig
wird seine Unterkante (35), die in der Ruhelage (2)
dem Anwender zugewandt ist, in Richtung des hinteren Rahmenteils
(16) versetzt.
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Beim
Aufschwenken des Bildschirms (30) wird der Spalt (5)
zwischen dem Bildschirm (30) und dem Rahmen (10)
größer und ändert seine Lage. Der Bereich
des engsten Spalts (5) konzentriert sich im seitlichen
Spaltbereich (8) auf den Bereich der Schwenkzapfen.
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Das
die Tastatur (50) antreibende Getriebeteil hat beispielsweise
zunächst einen Leerhubbereich. Erst nachdem der Bildschirm
(30) z. B. die Hälfte seines Hubs zurückgelegt
hat, wird die Tastatur (50) aufgeschwenkt.
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Sobald
beispielsweise der bewegte Bildschirm (30) beim Aufschwenken
einen Näherungs- oder Endschalter (79) betätigt,
bremst die Motoransteuerung (62) den Antriebsmotor (61)
ab oder unterbricht seine Stromversorgung. Die Bewegungen des Bildschirms
(30) und der Tastatur (50) werden angehalten.
Sie stehen jetzt beispielsweise in der in der 1 dargestellten
Gebrauchslage (3).
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Sollen
der Bildschirm (30) und die Tastatur (50) wieder
in die Ruhelage (2) zurückbewegt werden, wird
beispielsweise der entsprechende Schalter (15) oder die
entsprechende Taste am Fernsteuerungs-Bedienteil betätigt.
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Die
Motoransteuerung (62) bewirkt eine Drehung der Motorwelle
in der Gegenrichtung. Die Tastatur (50) wird eingeschwenkt.
Die Bildschirmunterkante (35) wird in Richtung des Anwenders
versetzt und dabei der Bildschirm (30) in eine waagerechte Lage
gekippt, vgl. die 2 und 3. Sobald
der einschwenkende Bildschirm (30) einen End- oder Näherungsschalter
(78) betätigt, bremst die Motoransteuerung (62)
den Antriebsmotor (61) ab oder unterbricht seine Stromversorgung.
Der Bildschirm (30) und die Tastatur (50) kommen
in der Ruhelage (2) zum Stillstand. In der Ruhelage (2)
besteht zwischen dem Bild schirm (30) und dem umlaufenden
Rahmen (10) ein schmaler umlaufender Spalt (5),
dessen Breite beispielsweise kleiner ist als ein Zehntel Millimeter.
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Beim
Verfahren des Bildschirms (30) und der Tastatur (30)
relativ zum Rahmen (10) ändert sich die Größe
des Spalts (5), der durch diese Bauteile (10, 30, 50)
begrenzt wird. Beim Verfahren von der Gebrauchslage (3)
in die Ruhelage (2) wird unter anderem der Spaltbereich
(6) zwischen der Unterkante (35) des Bildschirms
(30) und der Innenkante (22) des Auflageflanschs
(11) am vorderen Rahmenteils (17), der Spaltbereich
(7) zwischen der an die Rückwand (37)
angrenzende Oberkante (39) des Bildschirms (30)
und der Kante (21) des Auflageflanschs (11) am
hinteren Rahmenteil (16) sowie die seitlichen Spaltbereiche
(8) kleiner. Dies ist z. B. in der Darstellung der 3 zu
erkennen.
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Wird
z. B. beim Verfahren des Bildschirms (30) in die Ruhelage
(2) beispielsweise ein Holz- oder Metallstück
in den Spalt (5) hineingehalten, wird dieses Holz- oder
Metallstück zwischen dem Bildschirm (30) und dem
Rahmen (10) eingeklemmt. Der erforderliche Motorstrom steigt
sprungartig an, worauf die Stromüberwachung (69)
mittels der Motoransteuerung (62) den Antriebsmotor (61)
abschaltet. Nach einem Verfahren des Bildschirms (30) in
die Gegenrichtung kann das störende Teil wieder gelöst
und entfernt werden.
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Kommt
der Anwender z. B. mit seiner Hand oder einem Finger in den Spalt
(5) oder in die Nähe des Spaltes (5),
wird die Kapazität der kapazitiven elektrischen Bauteils
(65) verändert, vgl. 5. Die Signalerfassung
(63) erfährt beispielsweise – bei z. B.
konstanter Frequenz des anliegenden Wechselstroms – einen
erhöhten kapazitiven Widerstand, wenn die Kapazität
des kapazitiven elektrischen Bauteils (65) verringert wird.
Je nach Anordnung der elektrischen Bauelemente im Schaltungsverbund ändert
sich der das kapazitive elektrische Bauelement (65) durchfließende
Strom oder die an ihm abfallende Spannung. Damit wird auch der den
Schaltverbund durchfließende Strom oder die in ihm abfallende Spannung
verändert. Die elektrischen Bauelemente können
im Schaltverbund so angeordnet sein, dass der Schaltverbund die
Wirkung eines Tiefpasses, eines Hochpasses, eines Sperr- oder eines
Saugkreises hat. Hierzu umfasst der Schaltverbund dann neben dem
kapazitiven elektrischen Bauelement (65) ein induktives
oder ohmsches elektrisches Bauelement. Bei einer Verringerung der
Kapazität des kapazitiven Bauelements (65) wird
beispielsweise die Grenz-, Resonanz- oder Nennfrequenz eines derartigen
Schaltverbunds elektrischer Bauteile erhöht. In der Auswerteinheit
(64) werden z. B. die absolute Stromänderung und
der Gradient der Stromänderung nach der Zeit ermittelt.
Beispielsweise ist die absolute Änderung des Stroms abhängig
vom Abstand eines Fingers von der elektrisch leitfähigen
Fläche (12). Der Gradient der Änderung
ist zum einen abhängig von der Annäherungsgeschwindigkeit,
zum anderen von der Beschaffenheit des sich nähernden Objekts. Hierbei
kann auch z. B. der sich einstellende Phasenwinkel ausgewertet werden.
Beispielsweise sind diese Parameter abhängig von den physikalischen
Eigenschaften des sich annähernden Körpers.
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In
der Auswerteeinheit (64) werden z. B. diese Ist-Feldgrößen
mit einem z. B. aus einem Speicher (66) abrufbaren, vorgegebenen
Wertefeld verglichen. Das vorgegebene Wertefeld umfasst beispielsweise
die Werte der oben genannten Parameter, die bei Annäherung
eines Fingers erreicht werden können. Das Wertefeld kann
ein- oder mehrdimensional sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
hat es beispielsweise drei Dimensionen. Dies sind z. B. die absolute Änderung,
der Änderungsgradient und der Phasenwinkel. Liegen die
Ist-Feldgrößen innerhalb des vorgegebenen Bereichs,
wird der sich annähernde Gegenstand als Finger interpretiert.
Die Auswerteeinheit (64) schaltet mittels der Motoransteuerung (62)
den Antriebsmotor (61) ab.
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Der
Antriebsmotor (61) hält sowohl beim Aus- als auch
beim Einschwenken des Bildschirms (30) und/oder der Tastatur
(30) an, noch bevor das Körperteil, z. B. der
Finger in den Bereich des Spaltes (5) kommt oder die elektrisch
leitfähige Fläche (12) des Rahmens (10)
berührt.
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Je
nach Voreinstellung des Wertefelds kann auch die Annäherung
anderer Gegenstände als Gefahr interpretiert werden, die
zu einem Abschalten des Motors (61) führt.
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Sobald
die Gefahr beseitigt ist, z. B. der Finger außerhalb des
Gefahrenbereichs ist, kann beispielsweise mittels der Fernsteuerung
der Motor (61) wieder eingeschaltet werden. Er kann den
Bildschirm (30) und die Tastatur (30) nun wieder
zurückfahren oder in der vorigen Bewegungsrichtung weiterbewegen.
Sobald einer der Näherungs- oder Endschalter (78; 79)
betätigt wird, schaltet die Motoransteuerung (62)
den Motor (61) ab.
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Bei
einer sehr kleinen Kapazitätsänderung, z. B. im
Bereich weniger Femtofarad, erfolgt nur eine sehr kleine Änderung
des kapazitiven Widerstands. Die Signalerfassung (63),
vgl. 6, umfasst daher im Ausführungsbeispiel
zwei Eingangszweige (67, 68). Auf beide Zweige
(67, 68) wird ein Wechselstromsignal aufgegeben,
wobei die auf die Eingänge (71, 72) aufgegebenen
Signale gegeneinander beispielsweise um eine halbe Phasenlänge
verschoben sind. Der erste Zweig (67) umfasst z. B. einen
ohmschen Widerstand (73) und das kapazitive elektrische
Element (65) mit der elektrisch leitfähigen Fläche
(12). Das hier gegen Masse (74) geschaltete kapazitive elektrische
Element (65) ist hier als veränderlich dargestellt.
Der zweite Zweig (68) hat z. B. einen hochohmigen Widerstand
(76) und einen gegen Masse geschalteten Kondensator (75).
In jedem der beiden Zweige (67, 68) bildet der
ohmsche Widerstand (73, 76) und das kapazitive
elektrische Bauelement (65, 75) z. B. einen Tiefpass.
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Beide
Zweige (67, 68) sind an einen Verstärker
(77) angeschlossen. Wird nun die Kapazität (65) verändert, ändert
sich z. B. die Phasenlage der beiden Zweige zueinander. Bei der
Summation beider Signale ergibt sich z. B. eine Schwebung mit einer niedrigen
Frequenz. Im Ausgangssignal des Verstärkers (77) ändern
sich die Ist-Größen des Stroms, der Stromänderung
und der Frequenz abhängig von der Störgröße.
Sobald die Motoransteuerung (62) feststellt, dass diese
Ist-Werte innerhalb des voreingestellten Kennwertprofilfelds liegen,
wird der Motor (61) abgeschaltet.
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Die
elektrisch leitfähige Fläche (12) kann auch
Teil des Bildschirms (30) sein. Auch in der Tastatur (50)
kann, angrenzend an den Spalt (5), eine elektrisch leitfähige
Fläche (12) angeordnet sein.
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Somit
verfügt die Vorrichtung über eine aktive Schutzvorrichtung,
die eine Verletzung des Anwenders verhindert.
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Auch
Kombinationen der verschiedenen Ausführungsformen sind
denkbar.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Ruhelage
- 3
- Gebrauchslage
- 5
- Spalt
- 6
- Spaltbereich
- 7
- Spaltbereich
- 8
- seitliche
Spaltbereiche
- 10
- feststehendes
Vorrichtungsteil, Rahmen
- 11
- Auflageflansch
- 12
- elektrisch
leitfähige Fläche
- 14
- Schalter
- 15
- Schalter
- 16
- hinteres
Rahmenteil
- 17
- vorderes
Rahmenteil
- 18
- Netzanschlusskabel
- 21
- Kante
von (16)
- 22
- Kante
von (17)
- 23
- Kante
von (11)
- 24
- kante
von (11)
- 25
- Getriebe
- 30
- bewegliches
Vorrichtungsteil, Bildschirm
- 31
- Vorderseite
- 32
- Rückseite
- 34
- Oberkante
- 35
- Unterkante
- 36
- Frontblende
- 37
- Rückwand
- 38
- Verbindungsrahmen
- 39
- Oberkante,
an (37) angrenzend
- 50
- bewegliches
Vorrichtungsteil, Tastatur
- 60
- Antriebseinheit
- 61
- Antriebsmotor
- 62
- Motoransteuerung
- 63
- Signalerfassung
- 64
- Auswerteeinheit
- 65
- kapazitives
elektrisches Bauelement
- 66
- Speicher
- 67
- Eingangszweig
- 68
- Eingangszweig
- 69
- Stromüberwachung
- 71
- Eingang
- 72
- Eingang
- 73
- Widerstand
- 74
- Masse
- 75
- kapazitives
Bauelement
- 76
- Widerstand
- 77
- Verstärker
- 78
- Näherungsschalter
- 79
- Näherungsschalter
- 81
- Stellglied
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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