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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Länge eines Werkzeugs auf der Basis einer Bewegungsstrecke des Werkzeugs, wenn das Werkzeug von einer vorbestimmten Position in einer vorbestimmten Richtung bewegt wird und einen Laserstrahl unterbricht.
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Als herkömmliche Vorrichtung zum Messen der Länge eines Werkzeugs durch einen Laserstrahl gibt zum Beispiel die offengelegte
japanische Patentanmeldung Nr. Hei 10-138097 eine Vorrichtung an, die einen Laserstrahl von einem Lichtprojektor zu einem Lichtempfänger emittiert und die Länge des Werkzeugs auf der Basis eines Koordinatenwerts bei einer Unterbrechung des Laserstrahls durch das Werkzeug berechnet.
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Wenn in der herkömmlichen Werkzeuglängen-Messvorrichtung das Werkzeug den Laserstrahl unterbricht, wird ein Übergangssignal, das angibt, dass das Werkzeug von einem Zustand, in dem das Werkzeug den Laserstrahl nicht unterbricht, zu einem Zustand, in dem das Werkzeug den Laserstrahl unterbricht, übergegangen ist, in eine Programmsteuereinrichtung eingegeben. Wenn das Übergangssignal eingegeben wird, stoppt die Programmsteuereinrichtung die Bewegung des Werkzeugs unmittelbar und fährt mit der Ausführung eines Werkzeuglängen-Messprogramms fort.
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Bei der herkömmlichen Werkzeuglängenmessung wird das Werkzeug manchmal graduell bewegt, während ein Bediener wiederholt vertikal nach unten gerichtete Bewegungen des Werkzeugs und Pausen zwischen den Bewegungen mittels einer manuellen Betätigung veranlasst. Wenn in diesem Fall ein Pausenbefehl ausgegeben wird, während sich das Werkzeug an einer Position unmittelbar vor der Unterbrechung des Laserstrahls befindet, kann sich das Werkzeug, obwohl es zu einem Stillstand gekommen sein sollte, aufgrund der Trägheit etwas weiter bewegen und den Laserstrahl unterbrechen, sodass das Übergangssignal ausgegeben wird. Während die Pausenfunktion in Betrieb ist, wird die Programmsteuerung nicht ausgeführt, sodass kein Übergangssignal gelesen wird. Wenn also der Bediener anschließend einen Bewegungsbefehl gibt, bewegt sich das Werkzeug über eine durch den Bediener angegeben Strecke, obwohl es den Laserstrahl unterbricht, sodass das Problem auftreten kann, dass das Werkzeug in einen Kontakt mit einem Hauptkörper einer Laservorrichtung kommen oder mit demselben kollidieren kann.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Länge eines Werkzeugs anzugeben, die die Bewegung eines Werkzeugs auch dann zuverlässig stoppen können, wenn kein Übergangssignal gelesen wird.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Werkzeuglängen-Messverfahren angegeben, das die Länge eines Werkzeugs auf der Basis einer Bewegungsstrecke des Werkzeugs von einer bestimmten Position misst, wenn das Werkzeug von der vorbestimmten Position in einer vorbestimmten Richtung bewegt wird und einen Laserstrahl unterbricht, wobei das Verfahren die Bewegung des Werkzeugs in einer Richtung, in der sich das Werkzeug einem Hauptkörper einer Laservorrichtung nähert, stoppt, wenn ein erstes Signal (statisches Signal), das angibt, dass das Werkzeug den Laserstrahl unterbricht, erfasst wird.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Werkzeuglängen-Messvorrichtung angegeben, die die Länge eines Werkzeugs auf der Basis einer Bewegungsstrecke des Werkzeugs von einer vorbestimmten Position misst, wenn das Werkzeug von der vorbestimmten Position in einer vorbestimmten Richtung bewegt wird und einen Laserstrahl unterbricht, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Hauptkörper einer Laservorrichtung einschließlich eines Laserstrahl-Erzeugungsteils zum Erzeugen des Laserstrahls, eines Laserstrahl-Empfangsteils zum Empfangen des durch den Laserstrahl-Erzeugungsteil erzeugten Laserstrahls und eines ersten Signalausgabeteils zum Ausgeben eines ersten Signals, das angibt, dass das Werkzeug den Laserstrahl unterbricht; und eine Programmsteuereinrichtung, die die Bewegung des Werkzeugs in einer Richtung, in der sich das Werkzeug dem Hauptkörper der Laservorrichtung nähert, stoppt, wenn das erste Signal erfasst wird.
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Wenn gemäß den beiden Aspekten der vorliegenden Erfindung das erste Signal (statische Signal), das angibt, dass das Werkzeug den Laserstrahl unterbricht, erfasst wird, wird die Bewegung des Werkzeugs in der Richtung, in der sich das Werkzeug dem Hauptkörper der Laservorrichtung nähert, gestoppt. Deshalb kann auch dann, wenn ein Übergangssignal, das angibt, dass das Werkzeug von einem Zustand, in dem es den Laserstrahl nicht unterbricht, zu einem Zustand, in dem es den Laserstrahl unterbricht, nicht gelesen wird, weil ein Pausenbefehl gegeben wurde, während sich das Werkzeug an einer Position unmittelbar vor der Unterbrechung des Laserstrahls befand, die Bewegung des Werkzeugs zu dem Hauptkörper der Laservorrichtung gestoppt werden, wodurch verhindert werden kann, dass das Werkzeug in einen Kontakt mit dem Hauptkörper der Laservorrichtung kommt oder mit demselben kollidiert.
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Wenn in einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein zweites Signal (Übergangssignal), das ausgegeben wird, wenn das Werkzeug von einem Zustand, in dem das Werkzeug den Laserstrahl nicht unterbricht, zu einem Zustand, in dem das Werkzeug den Laserstrahl unterbricht, übergeht, erfasst wird, wird mit der Ausführung eines Werkzeuglängen-Messprogramms fortgefahren, wobei das erste Signal später ausgegeben wird als das zweite Signal.
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In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß dem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der Hauptkörper der Laservorrichtung einen zweiten Signalausgabeteil, der ein zweites Signal ausgibt, wenn das Werkzeug von einem Zustand, in dem das Werkzeug den Laserstrahl nicht unterbricht, zu einem Zustand, in dem das Werkzeug den Laserstrahl unterbricht, übergeht, wobei das erste Signal später ausgegeben wird als das zweite Signal.
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Weil gemäß den zuvor genannten bevorzugten Ausführungsformen das erste Signal (statische Signal), das angibt, dass das Werkzeug den Laserstrahl unterbricht, später ausgegeben wird als das zweite Signal (Übergangssignal), das angibt, dass das Werkzeug des Laserstrahl unterbrochen hat, kann die Programmsteuerung das zweite Signal zuverlässig lesen und das Werkzeuglängen-Messprogramm zuverlässig ausführen.
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Insbesondere wenn das erste Signal früher gelesen wird, wird ein Befehl zum Stoppen der Bewegung des Werkzeugs auf der Basis des ersten Signals ausgegeben, sodass nicht mit der Ausführung des Werkzeuglängen-Messprogramms fortgefahren werden kann. Weil in der vorliegenden Erfindung das erste Signal später ausgegeben wird, kann dieses Problem vermieden werden. Deshalb sind keine Auswirkungen auf ein normalerweise verwendetes Programm gegeben. Wenn also das zweite Signal aufgrund der zuvor beschriebenen speziellen Betätigung nicht gelesen wird, kann die Bewegung des Werkzeugs auf der Basis des ersten Signals gestoppt werden.
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1 ist eine perspektivische Vorderansicht zur Erläuterung eines Werkzeuglängen-Messverfahrens und einer Werkzeuglängen-Messvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine Vorderansicht, in der ein Werkzeug direkt über einem Hauptkörper einer Laservorrichtung positioniert ist.
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3 ist eine Vorderansicht, in der das Werkzeug einen Laserstrahl unterbricht.
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4 ist eine Vorderansicht, in der sich das Werkzeug zu einer Position nach oben bewegt hat, an der es den Laserstrahl nicht unterbricht.
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5 ist eine Vorderansicht, in der das Werkzeug den Laserstrahl unterbricht.
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6 ist ein Zeitdiagramm zu den aus dem Hauptkörper der Laservorrichtung angegebenen Signalen.
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7 ist ein Flussdiagramm, das eine Steueroperation in einem Werkzeuglängen-Messprogramm zeigt.
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 bis 7 sind Ansichten zur Erläuterung eines Werkzeuglängen-Messverfahrens und einer Werkzeuglängen-Messvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
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In den Zeichnungen gibt das Bezugszeichen 1 eine Spindel einer Werkzeugmaschine an, wobei ein Tisch 2, auf dem ein Werkstück (nicht gezeigt) platziert ist, unter der Spindel 1 angeordnet ist. Die Spindel 1 kann in einer Z-Achsen-Richtung bewegt werden, wobei ein Werkzeug 4 an einem unteren Endteil der Spindel 1 geladen ist.
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Die Werkzeugmaschine der vorliegenden Ausführungsform umfasst weiterhin eine Werkzeuglängen-Messvorrichtung 7. Die Werkzeuglängen-Messvorrichtung 7 umfasst: einen Hauptkörper einer Laservorrichtung 5 und eine Programmsteuereinrichtung 3, die auch als NC-Steuereinrichtung der Werkzeugmaschine dient.
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Der Hauptkörper der Laservorrichtung 5 weist die Form eines konkaven Blocks auf, wobei eine Erzeugungseinrichtung 6a zum Erzeugen eines Laserstrahls 6 an der linken Innenwand 5a angeordnet ist und eine Empfangseinrichtung 6b zum Empfangen des Laserstrahls 6 an der rechten Innenwand 5a' angeordnet ist. Weiterhin ist ein Stromversorgungskabel 5c mit einer äußeren Seitenwand 5b des Hauptkörpers der Laservorrichtung 5 verbunden.
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Der Hauptkörper des Laservorrichtung 5 umfasst einen Übergangssignal-Ausgabeteil 5d und einen Statischsignal-Ausgabeteil 5e. Der Übergangssignal-Ausgabeteil 5d gibt ein Übergangssignal (zweites Signal) A aus, das angibt, dass das Werkzeug 4 den Laserstrahl 6 unterbrochen hat, d. h. also ein Signal, das einen Übergang von einem Zustand, in dem der Laserstrahl 6 nicht unterbrochen wird, zu einem Zustand, in dem der Laserstrahl 6 unterbrochen wird, angibt. Weiterhin gibt der Statischsignal-Ausgabeteil 5e ein statisches Signal (erstes Signal) B aus, das angibt, dass das Werkzeug 4 den Laserstrahl 6 unterbricht, d. h. also ein Signal, das angibt, dass der Zustand, in dem das Werkzeug 4 den Laserstrahl 6 unterbricht, andauert.
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Das Übergangssignal A ist eine Rechteckwelle von ungefähr 20 ms, die einen niedrigen Zustand aufrechterhält, während das Werkzeug 4 den Laserstrahl 6 nicht unterbricht (siehe 2), und zu einem hohen Zustand wechselt, wenn das Werkzeug 4 von dem Zustand, in dem es den Laserstrahl 6 nicht unterbricht, zu dem Zustand, in dem es den Laserstrahl 6 unterbricht, übergeht (siehe 3). Es wird also nur ein Übergangssignal A zu dem Zeitpunkt ausgegeben, an dem das Werkzeug 4 den Laserstrahl 6 unterbricht. Danach wird kein Übergangssignal A ausgegeben, während der Zustand, in dem das Werkzeug 4 den Laserstrahl 6 unterbricht, andauert. Und es wird erst wieder ein Übergangssignal A ausgegeben, wenn das Werkzeug 4 von dem Zustand, in dem es den Laserstrahl 6 unterbricht, wieder zu dem Zustand, in dem es den Laserstrahl nicht unterbricht, übergeht (siehe 4).
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Der ursprüngliche Zweck des statischen Signals B besteht darin, durch einen aufrechterhaltenen hohen Zustand zu bestätigen, dass der Laserstrahl 6 normal von der Erzeugungseinrichtung 6a zu der Empfangseinrichtung 6b in dem Hauptkörper der Laservorrichtung 5 geht (siehe 2). Das statische Signal B wechselt zu einem niedrigen Zustand, wenn das Werkzeug 4 den Laserstrahl 6 unterbricht, und hält den niedrigen Zustand aufrecht, während der Zustand, in dem das Werkzeug 4 den Laserstrahl 6 unterbricht, andauert (siehe 3). Auch nachdem dann das Werkzeug 4 erneut zu einem Zustand übergegangen ist, in dem es den Laserstrahl 6 nicht unterbricht, hält das statische Signal B den hohen Zustand aufrecht (siehe 4).
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Das Übergangssignal A und das statische Signal B werden jeweils über Kabel 5f, 5g in die Programmsteuereinrichtung eingegeben.
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Wie in 6 gezeigt, steigt das Übergangsignal A nach Ablauf einer vorbestimmten Reaktionsverzögerungszeit (z. B. 40 μs) ab dem Zeitpunkt, zu dem die Spitze des Werkzeugs 4 den Laserstrahl 6 tatsächlich unterbricht, von einem niedrigen Zustand zu einem hohen Zustand an, während das statische Signal B nach Ablauf einer vorbestimmten Verzögerungszeit ab dem Zeitpunkt, zu dem das Übergangssignal A ansteigt, von einem hohen zu einem niedrigen Zustand wechselt.
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Im Folgenden wird die Werkzeuglängen-Messoperation der Ausführungsform mit Bezug auf das Flussdiagramm von 7 beschrieben.
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Wenn ein Werkzeuglängen-Messprogramm gestartet wird, wird ein Übergangsmodus eingeschaltet und wird eine Z-Achsen-Koordinate Z1 einer unteren Endfläche 1a der Spindel 1 gelesen (siehe 2). Danach wird die Abwärtsbewegung der Spindel 1 gestartet (Schritt S1 bis S3).
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Wenn dann die Spitze des Werkzeugs 4 den Laserstrahl 6 unterbricht, wird die Rechteckwelle in dem Übergangssignal A ausgegeben. Nachdem ab diesem Zeitpunkt die vorbestimmte Verzögerungszeit abgelaufen ist, wechselt das statische Signal A von hoch zu niedrig und werden diese Signale in die Programmsteuereinrichtung 3 eingegeben. Wenn das Übergangssignal A in der Programmsteuereinrichtung 3 erfasst wird (Schritt S4), stoppt die Programmsteuereinrichtung 3 die Abwärtsbewegung der Spindel (Schritt S5) und fährt mit der Ausführung des Werkzeuglängen-Messprogramms fort (Schritte S6, S7).
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Konkret bewegt die Programmsteuereinrichtung 3 die Spindel 1 nach oben zu einer Position, an der das Werkzeug 4 den Laserstrahl 6 nicht unterbricht, bewegt die Spindel 1 mit einer langsamen Geschwindigkeit wieder abwärts, liest eine Z-Achsen-Koordinate Z2 der unteren Endfläche 1a, wenn das Werkzeug 4 den Laserstrahl 6 unterbricht (siehe 4), und bestimmt die Werkzeuglänge auf der Basis der gelesenen Z-Achsen-Koordinate Z2 usw.
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Wenn dagegen das Übergangssignal A in Schritt S4 aufgrund eines speziellen Grunds nicht in der Programmsteuereinrichtung 3 erfasst wird, weil zum Beispiel ein Pausenbefehl unmittelbar vor der Unterbrechung des Laserstrahls 6 durch das Werkzeug 4 ausgegeben wurde, und wenn das statische Signal B erfasst wird (Schritt S8), stoppt die Programmsteuereinrichtung 3 das Längenmessprogramm und stoppt auch die Abwärtsbewegung der Spindel 1 (Schritt S9, S10).
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Konkret kann in Bezug auf das statische Signal B bestimmt werden, dass das statische Signal B erfasst wird, wenn das statische Signal B von hoch zu niedrig wechselt und der niedrige Zustand für eine vorbestimmte Zeit wie z. B. eine Periode der Rechteckwellenlänge (20 ms) des Übergangssignals A andauert.
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Wenn wie oben beschrieben in der Ausführungsform das Übergangssignal A, das angibt, dass das Werkzeug 4 den Laserstrahl 6 unterbrochen hat, erfasst wird, wird mit der Ausführung des Längenmessprogramms fortgefahren. Und wenn das statische Signal B, das angibt, dass das Werkzeug 4 den Laserstrahl 6 unterbricht, erfasst wird, wird das Werkzeuglängen-Messprogramm gestoppt und wird die Bewegung des Werkzeugs 4 gestoppt. Deshalb kann das Werkzeuglängen-Messprogramm in einem normalen Zustand ohne Probleme ausgeführt werden. Und wenn das Übergangssignal A aus irgendeinem Grund nicht erfasst wird, wird die restliche Bewegungsstrecke des Werkzeugs 4 verworfen, wodurch verhindert wird, dass das Werkzeug 4 in einen Kontakt mit dem Hauptkörper der Laservorrichtung 5 kommt oder mit demselben kollidiert.
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Das Übergangssignal A ist eine herkömmlicherweise verwendete Rechteckwelle. Und das statische Signal B, das als Notfall-Spindelbewegungs-Stoppsignal verwendet wird, ist ein herkömmlicherweise für die Bestätigung einer normalen Erzeugung des Laserstrahls 6 in dem Hauptkörper der Laservorrichtung 5 verwendetes Signal, sodass keine zusätzlichen Modifikationen an der Hardware einer herkömmlichen Werkzeuglängen-Messvorrichtung erforderlich sind. Es kann also verhindert werden, dass das Werkzeug 4 in einen Kontakt mit dem Hauptkörper der Laservorrichtung 5 kommt oder mit demselben kollidiert, ohne dass hierfür die Herstellungskosten erhöht werden.
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Und weil das statische Signal B, das angibt, dass das Werkzeug 4 den Laserstrahl 6 unterbricht, später ausgegeben wird als das Übergangssignal A, das angibt, dass das Werkzeug 4 den Laserstrahl 6 unterbrochen hat, kann die Programmsteuereinrichtung 3 das Übergangssignal A zuverlässig lesen und zuverlässig mit der Ausführung des Werkzeuglängen-Messprogramm fortfahren.
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Insbesondere wenn das statische Signal B zuerst gelesen wird, wird ein Befehl zum Stoppen der Abwärtsbewegung des Werkzeugs 4 auf der Basis des statischen Signals B ausgegeben und kann die Ausführung des Werkzeuglängen-Messprogramms nicht fortgesetzt werden. Weil dagegen das statische Signal B später ausgegeben wird als das Übergangssignal A, kann das Problem des nicht möglichen Fortfahrens mit der Ausführung des Werkzeuglängen-Messprogramms vermieden werden. Deshalb sind keine Auswirkungen auf das normalerweise verwendete Werkzeuglängen-Messprogramm gegeben. Und wenn das Übergangssignal A aufgrund des weiter oben genannten speziellen Betriebs nicht gelesen wird, kann die Bewegung des Werkzeugs 4 auf der Basis des statischen Signals B gestoppt werden, wodurch eine Beschädigung der Vorrichtung verhindert werden kann.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform wird das statische Signal später ausgegeben als das Übergangssignal. Es ist zu beachten, dass nicht nur das statische Signal selbst wie oben beschrieben später ausgegeben werden kann, sondern dass auch der Zeitpunkt, zu dem das ausgegebene statische Signal durch die Programmsteuereinrichtung gelesen wird, später vorgesehen werden kann als der Zeitpunkt, zu dem das ausgegebene Übergangssignal durch die Programmsteuereinrichtung gelesen wird. Es kann also derselbe Effekt wie in der Ausführungsform erhalten werden, wenn das statische Signal und das Übergangssignal gleichzeitig ausgegeben werden und die Programmsteuereinrichtung zuerst das Übergangssignal und anschließend das statische Signal liest.
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Die Erfindung kann auch durch andere Ausführungsformen als hier beschrieben realisiert werden, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
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Die hier beschriebene Ausführungsform ist deshalb beispielhaft erläuternd und nicht einschränkend aufzufassen, wobei der Erfindungsumfang durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die vorstehende Beschreibung definiert wird und verschiedene Änderungen an der hier beschriebenen Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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